设计并调试出直流双闭环调速系统.doc

电气传动课程设计 班 级： 姓名： 学号： 其它小组成员： 2014．10．2 摘要 本次课程设计要求设计并调试出直流双闭环调速系统。通过搭建电流环（内环）和转速环（外环）使系统稳态无静差，动态时电流超调量小于5%，并且空载启动到额定转速时的转速超调量小于10%。系统的驱动装置选用晶闸管，执行机构为直流伺服电动机。 本文首先明确了课程设计任务书，对其中的相关概念进行分析。之后对课题的发展状况进行调研，了解双闭环调速系统在现代工业中的应用意义和价值。然后对实验条件作了详细介绍，包括实验台各个组成部分以及实验设备的选型和工作原理。以上内容均为课程设计准备工作，之后重点记录了实验的测试、仿真和调试过程。其中，测试部分详细介绍了各个电机参数和系统参数测试方法和数据结果，并利用这些数据计算调节器的参数；仿真部分利用matlab软件通过已经求得的参数得出计算机仿真结果，并观察是否满足任务书要求；调试部分是核心，给出了现场调试全部过程并配以图片加以说明。文章最后给出测试结果从而得出结论，并论述了实验注意事项并加以总结。 转速电流双闭环直流调速系统是性能优良，应用广泛的直流调速系统,，它可以在保证系统稳定性的基础上实现转速无静差，并且具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点。转速电流双闭环直流调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础，值得更加深入的学习研究。 目录 一、课程设计任务书……………………………………………1 二、课题的发展状况研究意义…………………………………1 三、设备选型……………………………………………………2 四、实验台简介…………………………………………………4 五、参数测试……………………………………………………7 六、参数设计……………………………………………………13 七、系统调试……………………………………………………16 八、系统测试结果………………………………………………23 九、实验室安全及实验过程注意事项…………………………24 十、总结和心得体会……………………………………………25 参考文献 ……………………………………………………… 25 附1：实验过程中遇到问题及解决方法……………………… 26 附2：小组分工，个人主要工作及完成情况………………… 27 一、课程设计任务书 设计并调试出直流双闭环调速系统。通过搭建电流环（内环）和转速环（外环），同时使用两个PI调节器，使系统稳态下转速无静差，动态时电流超调量小于5%，并且空载启动到额定转速时的转速超调量小于10%。系统的驱动装置选用晶闸管，执行机构选用直流伺服电动机。 二、课题的发展状况研究意义 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。据资料统计，现在有90％以上的动力 源来自于电动机。我国生产的电能大约有60％用于电动机。可见，电动机与人们的生活息息相关、密不可分。[1] 直流电气传动经历了如下的发展历程:开环控制→单闭环控制→多闭环控制;硬件控制→软件控制;模拟电路控制→数模电路混合控制→数字电路控制;分立元件电路控制→小规模集成电路控制→大规模集成电路控制。[2] 在电动机的控制方法中，转速电流双闭环直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以长期以来，它一直占据垄断地位，在许多工业部门，如机床轧钢纺织造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。[3] 双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统,在设计和调试过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难.利用MATLAB/Simulink对电机系统进行仿真研究已经成为近几年人们研究的热点。[4] 利用单片机控制双闭环调速系统的关键算法由软件实现，可编程性好，可在不同的应用场合采用不同的控制算法，且无需改变外围电路，因而具有很好的灵活性，易于控制系统升级，可以满足一些特殊场合要求。[5] 在智能控制方面，遗传算法较工程设计法获得了更优的调节器参数，使得系统性能指标有了显著的提高；同时与传统遗传算法比较，新的自适应遗传算法大大提高了收敛速度，提高了设计效率，实验证明遗传算法在双闭环直流调速系统设计中具有有效性和实用价值。[6] 根据实际运行情况进行参数调整，是系统设计和调试双闭环直流调速系统过程必不可少的重要步骤。由于系统的实际参数往往与理论设计时所取得的值有误差，而且系统某些环节的非线性因素会造成使用理论设计出的参数不能立即获得理想的调速性能，因此需反复调试。[7] 此外，往往需要先利用工具对系统进行仿真，对闭环控制参数进