拖动系统课程设计报告

拖动系统课程设计之吉白夕凡创作创作时间：二零二一年六月三十天陈述书题目：直流机电速度电流双闭环调速系统的设计与仿真专业：自动化姓名：顾镛学号：330301135指导教师：雷美珍郭亮浙江理工大年夜学本科课程设计任务书直流机电速度电流双闭环调速系统的设计与仿真课题名称某PWM斩波电路供电的双闭环直流调速系统,H桥斩波电路采用双极性PWM电路,基本数据以下：直流电念想：电枢电为3.4,电感：0.0604,励磁电阻220,励磁电感为0,互感为0.797,转动惯量0.014,励磁电压110V,电枢电压140V；电流反应系数：0.08；转速反应系数：0.005.一、该同学的主要任务主要任务与1、查找文件,认识直流电念想双闭环调速系统的的应用;2、设计直流电念想双闭环调速系统,并设计出相应的电路原理图；目标3、成立SIMULINK电气仿真模型；4、设计PID算法,对转速、电流双闭环系统进行负载试验、抗扰乱试验；二、目标1、成立直流电念想双闭环调速系统数学模型；2、设计PID算法,调试参数,使电流超调量小于5%；3、转速超调量小于10%.4、要求最大年夜启动电流不超越在10A.本课题主要研究直流电念想的双闭环调速系统,该同学主要工作是双闭环调速系统设计与仿真试验剖析.主要内容与基基本内容：本要求1、设计直流电念想双闭环调速系统整体方案；2、电流调理器设计；3、转速调理器设计；4、分别对空载、负载、扰动工况进行仿真模拟；创作时间：二零二一年六月三十天主要参考资料计划进度：实习地点

基本数据要求：1、空载时,给定速度分别为2000r/min、1000r/min,记录此时的实质速度和实质电流波形；2、给定速度为500r/min,空载启动后,在1S时加载,负载转矩为1N.m,记录此时的实质速度和实质电流波形.一、主要参照文件1、鉴于C语言编程MCS51单片机原理与应用；张培仁,清华大年夜学出版社；2、电气传动的脉宽调制控制技术,吴守,机械工业出版社；3、电力电子技术,浣喜明,高等教育出版社；4、电念想的单片机控制,王晓明,北京航空航天出版社；5、机电与拖动基础,李发海,清华大年夜学出版社序号内容1任务安插与介绍2系统整体方案设计3硬件系统建模4直流机电数学模型推导5PWM算法设计6电流调理器设计7速度调理器设计8仿真调试与试验9撰写课程设计陈述10争辩指导教师年月日签名纲要以控制系统的传达函数为基础,使用Matlab的Simulink工具箱对直流调速系统仿真研究.采用面向控制系统电气原理构造图的方法成立了系统模型,联合SimPowerSystems工具箱,对转创作时间：二零二一年六月三十天创作时间：二零二一年六月三十天速、电流双闭环调速系统进行了仿真.依据设计指标设计转速环和电流环,以及合理的PID算法,经过调理参数,对空载、负载、扰动工况下的结果波形进行比较剖析.结果注明,双闭环系统拥有较好的静态性能,对负载改动和电网电压的挥动都能起抗扰作用,且能够在电念想过载时起到迅速的自我珍爱作用.重点词：双闭环；直流机电；Simulink目录2.2硬件电路设计..6正文2.1系统整体方案设计2.2硬件电路设计图1创作时间：二零二一年六月三十天创作时间：二零二一年六月三十天图2图三图1,图2,图3分别为驱动电压、输出电压和电流波形它们之间的关系是：Ug1=Ug4=Ug2=Ug3在.一个开关周期内,当0≤t<ton时,Uab=Us,电枢电流id沿回路1流通；当ton≤t<T时,驱动电压反相,id沿回路2经二极管续流,Uab=Us.所以,Uab在一个周期内拥有正负相间的脉冲波形,这是双极式名称的由来.电流必定连续；2.3电流调理器设计的惯性环节,此中=Ts+Toi采用PI型的电流调理器,其传达函数能够写成则开环传达函数为因为Tl>>,所以选择,用调理器零点消去控制对象中大年夜的时间常数极点,以便校订成模范一型系统,所以令转速开环增益则给定电流超调量,选用,则,创作时间：二零二一年六月三十天创作时间：二零二一年六月三十天再依据,获取2.4速度调理器设计转速调理器是调速系统的主导调理器,它是转速n很快地跟从给定电压改动,稳态时可减小转速偏差,假如采用PI调理器,则刻实现转速无静差.转速调理器对负载改动起抗扰作用,其输出限幅值决定电念想同意的最大年夜电流.把转速环给定滤波和反应滤波同时等效地移到环内前向通道上,并将给定信号改成,再把时间常数为和Ton两个小惯性换届归并起来,近似成一个时间常数为的惯性环节,此中=+Ton采用PI型的转速调理器,其传达函数能够写成则开环传达函数为令转速开环增益则依据模范二型系统的参数关系,有中频宽h要看静态的要求决定,一般选择h=5.直流机电速度电流双闭环调速系统的仿真创作时间：二零二一年六月三十天创作时间：二零二一年六月三十天1.1）空载转速1.2）空载电流1.3）空载转矩剖析：空载时,系统在2s左右抵达稳态,转速无超调2.1）加载转速2.2）加载电流2.3）加载转矩剖析：在1s时加负载后,系统抵达稳态时,转速比空载时减小,电流和电磁转矩不再为零,而与输入负载转矩相关.3.1）减载转速3.2）减载电流3.3）减载转矩剖析：1s后减载,转速忽然上涨,电流和电磁转矩忽然减小,抵达稳态的时间与加载状况同样,但稳态转速要比加载时高,电流和电磁转矩比加载时小.3.2电流单闭环系统仿真切验1.1）阶跃输入：0.56；电流环Kp=5,Ki=501.2）阶跃输入：0.56；电流环Kp=5,Ki=5电流环Kp=5,Ki=503.3速度电流双闭环系统仿真切验(1)负载转矩：3N·m,给定转速：1500rad/min,转速环KP=20,Ki=120；电流环KP=5,Ki=50；创作时间：二零二一年六月三十天创作时间：二零二一年六月三十天(2)负载转矩：3N·m,给定转速：1000rad/min,转速环KP=20,Ki=120；电流环KP=5,Ki=50；(3)负载转矩：3N·m,给定转速：1000rad/min,转速环KP=150,Ki=120；电流环KP=5,Ki=50；(4)负载转矩：3N·m,给定转速：1000rad/min,转速环KP=20,Ki=10；电流环KP=5,Ki=50；剖析：Idm,Ui所以电念想仍旧在加快,是转速超调.超调后,ASR输入偏差电压变负,使它退出饱和状态,和Id很快降落,但是,只要Id仍大年夜于负载电流IdL,转速就持续上涨,直到IdIdL,转矩Te=TL,则,转速抵达峰值.此后,在时间内,IdIdL,电念想开始在负载的阻力下减速,直到稳态.在最后转速调理阶段内,ASR和ACR都不饱和,ASR起主导转速调理作用,而ACR力争使Id赶快地跟从其给定值.将（2）与（3）比较,能够看出增大年夜转速环的比率作用,使转速超调量减小,但是系统的稳固性降落,震荡加剧；将（2）与（4）比较,能够看出增大年夜转速环的积分作用,使转速超调量减小,除去余差,但是系统的稳固性降落.按线性系统计算转速超调量时,当h选定后,无论稳态转速创作时间：二零二一年六月三十天创作时间：二零二一年六月三十天n*多大年夜,超调量的百分数都是同样的.反电动势的静态影响对电流环说是能够忽视的；对转速环来说,忽视反电动势的条件就不可立了.因为反电动势的影响只会使转速超调量更小,所以能够不考虑.因为电流环的存在,电压挥动能够经过电流反应获取比力实时的调理,抗扰乱性能大年夜有改良.系统对负载的大年夜幅度突变也有优秀的抗扰能力当扰措施用发生时,系统在0.02秒时间内就能够抵达稳固,可见其响应速度特别快.因为负载扰动在电流环以后,所以只好靠ASR来发生抗负载扰动的作用.负载扰动能够经过转速反应获取比力实时的调理,抗扰乱性能大年夜有改良.系统对电网电压大年夜幅度突变也有优秀的抗扰能力.本次设计的是转速、电流双闭环直流调速系统,在设计中,我对转速、电流双闭环直流调速系统的构成、数学模型、静态特性、静态特征有了整体的认识,并对调理器的工程设计方法有了实质上的把我,从而才具备了冲洗的设计思路来完本钱次设计.该系统是在单闭环的基础上加以改良后达成的,经过对电力拖动自创作时间：二零二一年六月三十天创作时间：二零二一年六月三十天动控制系统的学习,我认识到了单闭环系统在应用钟存在缺少,为了填补这个缺少,我们引入了转速、电流双闭环系统,它是通过转速负反应和地阿牛负反应两个环节分别作用来设计的,从而抵达设计要求.经过此次设计,我拥有了经过运用