《电力拖动与运动控制系统》课程设计-双闭环直流调速系统的设计_精品.doc

《电力拖动与运动控制系统》 课程设计 姓 名： 专 题： 双闭环直流调速系统的设计 指导教师： 设计地点： 电工电子实验中心 2012 年 4 月 课程设计任务书 专业年级 任务下达日期：2012年5月15日 设计日期： 2012年5月21日 至 2012年6月3日 设计专题题目：双闭环直流调速系统的设计 设计主要内容和要求： 直流调速系统凭借其优良的调速性能在现场中得到了广泛使用，虽然交流电机得到了越来越多的使用，但直流调速系统的理论完全适用于交流电机调速系统的设计。 针对附录中提供的直流电机参数，进行直流电机调速系统的设计。要求该直流调速系统调速范围宽、起制动性能好、可四象限运行，具体设计内容如下。 1. 根据直流调速系统的要求，制定系统总体方案，主要包括如下方面： (1) 对现有的直流调速产品进行调查，并运行所学知识加以分析。要求必须给出一种具有代表性的直流调速产品，并给出系统控制框图； (2) 给出本设计中拟采用的主电路拓扑结构，并给出选择依据； (3) 采用数字处理器作为控制器，对目前调速系统中采用的数字处理器进行调查，并选择一款用于本系统的数字处理器。 2. 直流调速系统的主电路设计，针对总体方案中选定的主电路拓扑结构，并结合附录中提供的直流电机参数进行如下设计： (1) 功率器件的选型，要求给出依据； (2) 针对所选择的功率器件，给出其触发或驱动电路的原理图，并对驱动电路的原理简要说明； (3) 根据系统控制要求，选择相应的电压、电流和温度等传感器，要求给出具体型号； (4) 要求在主回路设计中需给出相应的保护电路。 3. 直流调速系统的控制理论 (1) 给出双闭环直流调速系统的动态结构框图； (2) 根据直流电动机和主回路参数，确定动态结构框图的具体参数； (3) 运用工程化设计方法对直流调速系统的调节器进行参数设计，要求必须给出限幅的具体参数及依据； (4) 根据设计的PI调节器参数，要求给出带有内外限幅的PI调节器的模拟量电路图； (5) 给出直流调速系统的完整结构框图。 4. 双闭环直流调速系统的Matlab仿真 (1) 根据上述双闭环直流调速系统的动态结构框图，建立Matlab仿真模型，并对调节器参数设计的合理性进行验证； (2) 运用Matlab/Simulink下的电机模型，建立基于电机模型的仿真模型，并对调节器的参数作出调整。 5. 数字控制器的设计 (1) 硬件设计：根据所选数字处理器，进行相应硬件电路的设计，要求包括PWM输出、AD采样及信号处理电路、编码器接口等； (2) 软件设计：给出双闭环直流调速系统的整体控制流程图，并给出增量式PI调节器、数字测速的程序流程框图。 指导教师签字： 日 期： 摘 要 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，所以在电气传动中获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计,并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行. 关键词： 直流电机 直流调速系统 速度调节器 电流调节器 双闭环系统 仿真 Abstract DC motor has been widely used in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and DC motor has been widely used in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth control in a wide range, besides its control performance is excellent. Beginning