毕业论文开题报告样板.doc

北方民族大学毕业设计（论文）开 题 报 告 书题目 基于MATLAB的直流双闭环调速的设计及仿真 姓 名 丁 凯 学 号 20080333 专 业 电气工程及其自动化 指导教师 冯 翼 北方民族大学教务处制北方民族大学毕业设计（论文）开 题 报 告 书姓 名丁凯院（部）电气信息工程学院课题性质设计学 号20080333专 业电气工程及其自动化课题来源自拟题 目基于MATLAB的直流双闭环调速的设计及仿真一、 选题的目的、意义（含国内外相同领域、同类课题的研究现状分析）： 直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。 对于经常正、反转运行的调速系统，如刨床、可逆轧钢机等，缩短起、制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此，在起动（或制动）过渡过程中，希望始终保持电流（电磁转矩）为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速运行。当达到稳态转速时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩平衡，从而迅速转入稳态运行。这类理想的起动（制动）过程中，启动电流呈矩形波，转速按现线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的启动（制动）过程。 直流电机双闭环（电流环、转速环）调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截至负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流得冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作中,我们希望在电机最大电流受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流（转矩）首相的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值得恒流过程，按照反馈控制规律，电流负反馈就能得到近似的恒流过程。问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不在电流负反馈发挥主作用，因此我们采用双闭环调速系统。这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用不同的阶段。在设计过程中，为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，需要设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫内环；转速环在外面，叫外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。MATLAB是一个包含众多工程计算仿真功能及工具的强大系统，是目前世界上最流行的仿真软件。MATLAB软件和工具箱（TOOLBOX）以及Simulink仿真工具，为自动控制系统的计算与仿真提供了强有力的支持。目前在同类课题以及在相关工业设计中都少不了系统仿真对其的依赖性越来越强。目前主要应用在电力工业、原子能工业等多个行业。利用matlab/simulink仿真工具有效地对直流调速系统进行参数调试，可以非常直观地观察电动机电流和转速响应情况进行静态和动态分析，是目前国际上广泛流行的工程仿真技术。 2011年11月27 日二、 本题的基本内容：课题任务、重点研究内容、实现途径、方法及进度计划1、课题任务直流电机调压调速具有平滑性好，调速范围宽等优点，对直流调速的仿真有着一定的应用价值，而MATLAB在自动控制仿真方面有着不错的效果。本设计的任务要求设计者能熟练运用MATLAB，对直流调速有深入的了解。设计出一个较完整的直流调速系统，应用MATLAB对所设计调速系统进行仿真并翻译部份英文资料。 2、重点研究内容及实现途径及研究内容转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应用最广泛的直流调速系统。在直流双闭环调速系统设计中，在理论设计基础上根据实际系统运行情况作参数的调整是系统设计调试过程必不可少的一部分。原因在于系统的实际参数，往往与理论设计时所用的值有一定的误差，而且系统某些环节非线性因素影响会使系统在理论设计参数后并不能立即获得理想的调速性能，因此需要通过调试过程才能获得理想性能。传统的调试方法不仅增加系统的设计与调试强度而且不易产生预期结果。matlab/simulink仿真平台是基于模型化图形组态的动态系统仿真软件，利用这种仿真工具可以不运行实际系统，只要在计算机上建立数字仿真模型，模仿被仿真对象的运行状态及其随时间变化的过程。通过对数字仿真模型的运行过程的观察和设计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特征，以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性。而且可以非常方便地完成调试过程且能十分直观地得到系统输出波形。利用matlab/simulink仿真工具有效地对直流调速系统进行参数调试，可以非常直观地观察电动机电流和转速响应情况进行静态和动态分析，是目前国际上广泛流行的工程仿真技术。3、 实现途径 实际上，由于主电路电感的作用，电流不可能突变，为了实现在允许条件下的最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可以在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套（或称串级）连接。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器件UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外面，称作外环。这就形成了转速、电流反馈控制的直流双闭环调速系统。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。本课题还要求研究MATLAB与Simulink在控制方面的应用，掌握仿真程序的编写与simulink模块参数的设置。1）双闭环直流调速系统的数学模型与动态过程分析2）双闭环直流调速系统的设计。3）双闭环直流调速系统的仿真。4、进度安排：进 度 安 排进 度 安 排序号毕业设计（论文）工作进度日期（起止周数）%序号毕业设计（论文）工作进度日期（起止周数）%1查阅资料，总体设计11.2812.12101查阅资料，总体设计11.2812.12102原理设计，仿真编程 12.134.8252原理设计，仿真编程 12.134.8253论文初稿4.94.22353论文初稿4.94.22354论文修改4.234.29204论文修改4.234.2920三、推荐使用的主要参考文献：1. 自动控制理论 邹伯敏 编 第2版 机械工业出版社出版2. 过程控制及仪表 邵裕生 主编 上海出版社出版3. MATLAB及其在理工课程中的应用指南 陈怀琛 编 西电出版社出版4. 过程控制与自动化仪表