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1、长 春 大 学 课程设计纸共 15 页 第 1 页装订线第 1 章 引 言 . 41.1 设计目的 . 41.2 设计要求 . 5第 2 章 系统总体设计 . 62.1 总体思路 . 62.2 总体设计 . 6第 3 章 双闭环调速系统设计 . 83.1 系统的总体框图设计 . 83.2 电流调节器的设计 . 83.3 转速调节器的设计 . 10第 4 章 系统仿真 . 12第 5 章 总结 . 14参考文献 . 15长 春 大 学 课程设计纸共 15 页 第 2 页装订线基于工程设计法的双闭环直流调速系统设计【摘要】 本文按工程方法设计了一个直流电机的转速和电流双闭环调速系统。该系统设计了电
2、流检测环节，电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的，并通过 Simulink 进行系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。【关键词】 双闭环 电流调节器 转速调节器 Simulink长 春 大 学 课程设计纸共 15 页 第 3 页装订线Engineering design method based on double closed-loop DC motor control system design【Abstract】 This pro
3、ject designed by a DC moter speed and current dual-loop speed control system.The system sets up the current detecting aspect,the current regulator ACR and the speed detecting link,speed regulator ASR,composes the current central and the speed central,the former through the feedback of the current co
4、mponents to level off the current,the latter through the feedback of speed detecting device to maintain the speed stably and finally eliminates the deviation of speed bias,thus allowing the system to the purpose of regulating the current and speed.Simulink for system through system simulation,finall
5、y display control system model and the results of anti-truth. 【Keywords】 Double-loop the speed regulator the current regulator Simulink长 春 大 学 课程设计纸共 15 页 第 4 页装订线第 1 章 引 言 20 世纪 60 年代以前，在电气传动领域中，我们曾广泛使用的是由机组供电的直流调速系统，但该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，因此，该系统所需设备多，体积大，费用高，效率低。1957 年，晶闸管问世，
6、晶闸管变流装置开始取代旋转变流机组，产生了晶闸管电动机调速系统，大大提高了系统的动态性能。但晶闸管整流装置也有其缺点，由于晶闸管的单向导电性，不允许电流反向，给系统的可逆运行造成了困难。如今，可逆脉冲宽度调制器成为直流调速系统的主要方法。在工程设计与理论学习中，我们会接触到大量关于调速控制系统的分析、综合与设计问题。双闭环调速系统是一种当前应用广泛、经济、适用的电力传动系统。他具有动态响应快，抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和 PI 调节器的单闭环调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无
7、静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降等，就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只是在超过临街电流值以后，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。在实际工作中，我们希望用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。因此，我们可以采用双闭环直流调速达到这种效果。1.1 设计目的为了进一步提高对所学知识的运用能力，以及对运动控制系统一书的深入了解，会运用所学知识来设计一般的控制系统
8、。通过设计，一方面掌握设计方法、技巧，另一方面加强理论结合实际及指导解决实际问题的途径，以期达到理论与实际的统一，从而提高同学们对科学实验的兴趣和能力。既培养学生基于所学知识分析和综合典型系统的能力，又使学生理解典型系统的工程背景、在掌握基础理论和方法三、提高解决实际自动控制系统问题的能力。长 春 大 学 课程设计纸共 15 页 第 5 页装订线1.2 设计要求按工程设计方法设计一个直流电机的转速和电流双闭环调速系统。通过控制电枢电压改变电动机的转速，电枢电压由三相桥式整流电路提供。系统参数：电动机的额定数据为： ， ， ，5NPkW750NUV760NIA，电动势系数 ，主回路总电阻 ，允许
9、375/minNnr1.82min/eCr .14R的电流过载倍数 ，触发整流环节的放大倍数 。电磁时间常数1.sK，机电时间常数 ，电流反馈滤波时间常数 ，转0.lTs0.mTs0.2oiTs速反馈滤波时间常数 。额定转速时给定电压 ，调节器2on *1nmVASR,ACR 饱和输出电压 ， 。*1iUVcm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5%i。10%n长 春 大 学 课程设计纸共 15 页 第 6 页装订线第 2 章 系统总体设计2.1 总体思路采用 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，例如对于经常正、反转运行的龙门刨床、可逆轧钢机，要求快速起制动，因为尽量缩短其、制动时间是提高生产率的重要因素，为此，在电机最大允许电流和转矩受限制的条件下，应该充分利用电机的过载能力，最好在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值，使电力拖动系统以最大加速度起动，到达稳态转速时，立即让电流降下来，使转矩马上与
