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课程设计任务书
学生姓名: 专业班级:
指导教师: 刘芙蓉 工作单位: 自动化学院
题 目: 直流双环系统(四)的设计及仿真分析(七)
初始条件:
电动机参数:电枢回路总电阻电磁时间常数电动机轴上总飞轮惯,允许过载倍数变流装置采用三相桥式全控整流电路,放大系数,反馈滤波时间常数;额定转速时的给定电压额定电流时的电流反馈电压。
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
试对该系统进行动态参数设计。设计指标:稳态无静差,电流超调量;空载起动到额定转速时的转速超调量,过渡过程时间。画出系统结构框图并计算:
电流反馈系数β和转速反馈系数α;
设计电流调节器,计算电阻和电容的数值(取);
设计转速调节器,计算电阻和电容的数值(取);
让电机空载启动到额定转速,稳定运行后电流反馈断开,观察并录下电机的转速、电流等的波形,并进行分析。
时间安排:2013.5.22 布置课程设计题目
2013.5.23 - 5.28 完成课程设计
2013.5.29 - 5.30 撰写课程设计报告
2013.5.31 答辩并上交报告
指导教师签名: 年 月 日
系主任(或责任教师)签名: 年 月 日
目录
摘要 1
直流双环系统的设计及仿真分析 2
1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成和原理 2
1.1 转速、电流双闭环直流调速系统设计思路 2
1.2 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 2
1.3 转速、电流双闭环直流调速系统工作原理 3
1.4 稳态结构框图和静特性 4
1.5 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 5
2设计方法及步骤 5
2.1电流调节器的化简和结构选择 5
2.2电流调节器的参数计算 6
2.2.1电流反馈系数的计算及时间常数的确定 6
2.2.2 电流调节器结构的选择 7
2.2.3 电流调节器参数的计算 7
2.2.4 校验近似条件 8
2.2.5 计算调节器的电阻电容 8
2.3 转速调节器 9
2.3.1 转速反馈系数的计算及时间常数的确定 9
2.3.2 转速调节器的结构选择 9
2.3.3 转速调节器参数计算 9
2.3.4 检验近似条件 10
2.3.5 计算调节器电阻和电容 10
2.3.6 校核转速超调量 11
3 系统仿真 11
3.1 双闭环直流调速系统动态结构图 11
3.2 系统仿真图的设计 12
3.3 系统空载启动过程分析 13
3.4 稳定运行后电流反馈突然断开 15
心得与体会 17
参考文献 18
本科生课程设计成绩评定表 19
摘要
这次的课程设计是对直流双闭环系统进行设计和仿真分析,在电力拖动自动控制系统这门课的学习过程中我们知道转速反馈控制直流调速系统,即单闭环系统可以用PI调节器实现转速稳态无静差,消除负载转矩扰动对稳态转速的影响,并用电流戒指负反馈限制电枢电流的冲击,避免出现过电流现象。但转速单闭环系统并不能充分按照理想要求控制电流的动态过程,相对来说,转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应用最广的直流调速系统。
因此,我对直流双闭环调速系统的设计进行了理论分析,对直流双闭环调速系统的原理进行了一些简要说明,阐述了了其主电路、电流转速两个调节器的设计,详细根据题目设计的数据要求并按照工程设计方法的设计步骤以及一些调节器参数的计算。
最后我利用MATLAB Simulink工具箱,分别对直流调速系统的电流反馈环和转速反馈环进行系统仿真,检验理论计算参数是否符合实际设计要求。并仿真过程中,根据系统响应波形和参数来调节调节器参数。
关键词:直流双环系统 转速调节器 电流调节器 MATLAB仿真
直流双环系统的设计及仿真分析
1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成和原理
1.1 转速、电流双闭环直流调速系统设计思路
采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是,如果对系统的动态性能要求较高,单闭环系统就难以满足需要。在单闭环直流调速系统中,电流截止负反馈是专门用来控制电流的,但它只能在超过临界电流值以后,靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击,并不能很理想的控制电流的动态波形。
在起动过程中,应始终保持电流(转矩)为允许的最大值,使电力拖动系统以最大的加速度起动,到达稳态转速时,立即让电流降下来,使转矩马上与负载相平衡,从而转
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