运动控制课程设计侯阳

学校：重庆邮电大学移通学院专业：电气工程及其自动化Nn=1000r/min,电阻R=1.0欧，开环转速降落为275r/min,规定调速电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。转速反馈系数a=0.01v1)根据题目的技术规定，计算出系统参数Kp的取值范围，自取2)分析论证并确定主电路的构造形式和构成，画出系统构成的3)调速系统主电路元部件确实定及其参数计算；4)动态设计计算：根据技术规定，对系统进行动态校正，确定5)用MATLAB建模并进行仿真(参照书P51-56页)E、汇报使用A4纸打印，附加统一封面，全文不少于2023字。参照目录 二、系统参数(Kp等)估算 7 四、结论 一、转速负反馈闭环调速系统的综述图2-1为转速、电流双闭环调速系统的原理图。图中两个调整器ASR和ACR的给定电压最大值Um,对就电机的最大电流；电流调整器ACR输出限幅电压U图2-1双闭环调速系统电路原理图信号中的交流分量，但同步也给反馈信号带来了延滞。为了平衡这一延滞作用，在给定信号通道中加入一种相似时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。其作用是：让给定信号和反馈信号通过同样的延滞，使两者在时间上得到恰当的配合，从而带来设计上的以便。由测速发电机得到的转速反馈电压具有电机的换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用T表达。根据和电流环同样的道理，在转速给定通道中也配上时间常数为T的给定滤波环节。UisUisASR电流环aC.R1Toi—电流反馈滤波时间常数Ton一转速反馈滤波时间常数图2-2双闭环调速系统的动态结构图展。在这里是：先从电流环入手，首先设计好电流调整器，然后把整个电流环看作是转速调整系统中的一种环节，再设计转速调整器。a.确定期间常数整流滤波时间常数T,,三相桥式电路滞后时间常数T=0.0017s;电流滤波时间常数To,给定为Ti=0.002s;电流环小时间常数Tzi,按小时间常数近似处理，取T₂;=T,+T₀=0.0037s。b.选择电流调整器构造由设计规定：0%≤5%,并保证系统稳态电流无误差，因此可按经典I型系统设计，电流调整器选用PI型，其传递函数为：检查对电源电压的抗扰性能：c.计算电流调整器参数电流环开环增益：规定σi%≤5%时，应取KTzi=0.5,因此：d.校验近似条件,满足近似条件；忽视反电动势对电流环影响的条件为：,满足近似条件；小时间常数近似条件处理条件为：e.计算调整器电阻和电容电流调整器原理如图3-1所示，所用运算放大器给定R₀=40kQ,各电阻和R,=K,R=0.4245×40=16.98kQ,取17kQ。,取0.2μF。图3-1含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器按照上述参数，电流环可以到达的动态指标为：σ;%=4.3%<5%,满足设计4)按工程设计措施设计双闭环系统的ASR:a.确定期间常数电流环等效时间常数为2Tzi=0.0074s;转速滤波时间常数Ton,给定为Ton=0.01s;b.选择转速调整器构造由于设计规定无静差，转速调整器必须具有积分环节；又根据动态规定，应按经典Ⅱ型系统设计速度环，故ASR选用PI调整器，其传递函数为：c.计算速度调整器参数按跟随和抗干扰性能很好的原则，取h=5,则ASR的超前时间常数为：转速环开环增益：d.校验近似条件转速截止频率：电流环传递函数简化条件：转速环小时间常数近似条件为：满足近似条件。e.计算调整器电阻和电容转速调整原理图如图3-2所示，给定Ro=40kΩ,则,取0.16μF。图3-2含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调整器f.校核转速超调量查表不符合规定，按ASR退饱和重新计算超调量%,能满足设计规定。5)内、外开环对数幅频特性的比较图4-1把电流环和转速环的开环对数幅频特性画在一张图上，其中各转折频率和截止频率依次为：以上频率一种比一种小，从计算过程可以看出，这是必然的规律。因此，这样设计的双闭环系统，外环一定比内环慢。一般来说，wa=100~150s¹,Wa=20～50s¹。从外环的响应速度受到限制，这是按上述措施设计多环控制系统时的缺陷。然而，这样一来，每个环自身都是稳定的，对系统的构成和调试工作非常有利。总之，多环系统的设计思想是：以稳为主，稳中求快。a.电流闭环的仿真校正后电流环的动态构造框图成了如下的经典形式：其中。在matlab中搭建好系统的模型，如下图：为了研究系统的参数对动态性能的影响，分别取K;=0.39、0.50、0.69、1.00,此时K的值也会随之变化，运行仿真，即可得不一样K值的阶跃响应图6-1KT=0.39的阶跃响应曲线图6-2KT=0.50的阶跃响应曲线0图6-3KT=0.69的阶跃响应曲线图6-4KT=1.00的阶跃响应曲线由曲线可以看出假如规定动态响应快，可取KT=0.69-1.0;假如规定系统超调小，则应把KT的值取小些，可取KT<0.39;无特殊规定，取折中值KT=0.5,,称为最佳二阶系统。图6-1~图6-4反应了PI调整器的参数对系统品质的影响趋势，在工程设计中，可以根据工艺的规定，直接修改PI调整器的参数，找到一种在超调量和动态响应快慢上都较满意的电流环调整器。b.转速环的仿真设计在增长转速环调整后，转速环开环传递函数如下：校正后的调速系统动态构造框图如下所示：其中0在matlab中搭建好系统的模型，如下图：+转速环的仿真设计为满足系统在不一样需求下的跟随性与抗扰行能规定，取h的之分别为：3、5、7、9.图7-1h=3时的阶跃响应曲线图7-2h=5时的阶跃响应曲线图7-3h=7时的阶跃响应曲线图7-4h=9时的阶跃响应曲线由图可以看出：h值越小，动态降落也越小，恢复时间、调整时间也短，抗扰性能也越好，不过，从h<5后来，由于震荡剧烈h越小，恢复时间反而延长，综合对电流环与转速环都是根据实际需要调整参数的，对比I型、Ⅱ型系统可以发现：I型系统可以在跟随性上做到超调小，但抗扰性能差；而Ⅱ型系统