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1、运动控制课程设计任务书题目：双闭环直流调速系统设计使用班级：电气081、082设计内容已知电机参数为：PN=500kWUN=750,N=760A,nN=375r/min,Ce=1.82V.min/r,电枢回路总电阻R=0.14Q允许过载倍数入=1.5，触发整流环节Ks=75,TI=0.031s,Tm=0.112s,调节器输入输出最大电压为10V，设计双闭环调速系统，达到最理想的调速性能。主要设计内容包括：1、ACRASR调节器类型选择与参数计算。2、系统建模与仿真。3、调节器电路设计。4、主电路设计。5、反馈电路设计。6、触发电路设计。7、故障处理电路设计。设计步骤一、总体方案设计二、参数初步
2、计算。三、控制系统的建模和MALAB仿真四、根据仿真结果调整参数五、主电路及控制电路设计六、编写课程设计说明书,绘制完整的系统电路图（A3幅面）课程设计说明书要求1 课程设计说明书应书写认真字迹工稚，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。2 论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。3 课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书，附录应有系统方枢图和电路原理图。4 课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识摘要双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它
3、具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。直流双闭环调速系统中设置了两个调节器即转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR）,分别调节转速和电流。可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，历来是自动控制系统的主要执行元件，在轧钢及其辅助机械、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、大型起重机、金属切削机床、造纸机、纺织机械等领域中得到了广泛的应用。换向器是直流电机的主要薄弱环节,它使直流电机的单机容量、过载能力、最高电压、最高转速等重要指标都受到限制,也给直流电机的制造和维护添了不少麻烦。然而，鉴于直流拖动控制系统的理论和实践都比较成熟，直流电机仍在广泛的使用。因此，
4、长期以来，在应用和完善直流拖动控制系统的同时，人们一直不断在研制性能与价格都赶得上直流系统的交流拖动控制系统，近年来，在微机控制和电力电子变频装置高度发展之后，这个愿望终于有了实现的可能。在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。并且随着电力电子器件开关性能的不断提高,直流脉宽调制（PWM）技术得到了飞速的发展。关键词：双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器，MALA仿真AbstractDouble-loop(speedloop,currentloop)DCdrivesystemisawidelyusedcurrently,theeconomy,forthepowertr
5、ansmissionsystem.Ithasafastdynamicresponse,theadvantagesofanti-interferenceability.DCdoubleclosedloopspeedcontrolsystemsetuptworegulators,thespeedregulator(ASR)andthecurrentregulator(ACR),adjustthespeedandcurrent,respectively.Levelcanbeachievedquicklywithoutfrequentstarting,brakingandreverse;product
6、ionprocessautomationsystemstomeetavarietyofspecialoperatingrequirements,automaticcontrolsystemhasalwaysbeenthemainactuator,inrollingandauxiliarymachinery,minehoist,excavationmachine,offshorerigs,largecranes,metalcuttingmachinetools,papermachines,textilemachineryandotherfieldshasbeenwidelyused.DCmoto
7、rcommutatorisamajorweaklink,whichallowstheDCmotorunitcapacity,overload,themaximumvoltage,maximumspeedlimitandotherimportantindicators,butalsotothemanufactureandmaintenanceofDCmotoraddalotoftrouble.However,inviewoftheDCdrivecontrolsystemstheoryandpracticearemoremature,DCmotorsarestillwidelyused.Thus,
8、along,draggingintheapplicationandimprovementoftheDCcontrolsystematthesametime,peoplehavebeenconstantlyinthedevelopmentofperformanceandpricecatchACDCsystemdragcontrolsysteminrecentyears,computer-controlledelectronicfrequencyconverterandpowerafterthehighlydevelopedthisdesirefinallyfulfilled.Inmanyneed
9、speedorfastforwardandreversefieldofelectricdrivesystemhasbeenwidelyused.Switchingpowerelectronicdevicesandwiththecontinuousimprovementofperformance,theDCpulse-widthmodulation(PWM)technologyhasbeenrapiddevelopment.Keywords:DOUBLE-LOOP,THYRISTORS,THESPEEDREGULATOR,THECURRENTREGULAT，ORMALTB目录运动控制课程设计任务
10、书摘要ABSTRACTI.IIII第一章总体方案原理与设计1.1双闭环直流调速系统原理：1.2双闭环直流调速系统的总体方案设计1.2.第二章初步参数的计算2.1转速调节器（ASR的设计2.2电流调节器（ACR的设计5.7.第三章控制系统的MALAB仿真与结论13.1.3.1.4.第四章主电路及控制电路设计163.1双闭环调速系统仿真3.2电流环与转速环仿真模型图附录.错误!未定义书签4.1主电路模块：1.64.2控制电路设计1.8第五章总结.225-1设计结论2.25-2体会与致谢2.223参考文献第一章总体方案原理与设计1.1 双闭环直流调速系统原理：双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一
11、种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的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在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。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，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是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。带电流
12、截止负反馈的单闭环调速系统起动时的电流和转速波形如图1-1当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速过程必然拖长。在实际工作中,我们希望在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这样的理想起动过程波形如图2-1b所示，这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流（转矩）受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。图1-1双闭环调速系统电路原理1.2双闭环直流调速系统的总体方案
13、设计在电动机最大允许电流和转矩受限制的条件下，应该充分利用电动机的过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（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，使转矩马上与负载平衡，从而转入稳态运行。转速、电流双闭环直流调速系统组成为了实现转速和电流两种负反馈的双闭环控制，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈9。转速和电流两个调节器一般都采用调节器，以便获得良好的静、动态性能。该方案的原理框图如图1-2电流检测电压卜器“云H餌疋整疸融发装置日电动机卜欄丢一1逮度检测图1-2直流调速系统方案设计原理框图设计要求已知电
14、机参数为：PN=500k，UN=750VIN=760A,nN=375r/min，Ce=1.82V.min/r,电枢回路总电阻R=0.14Q，允许过载倍数入=1.5，触发整流环节Ks=75,TI=0.031s,Tm=0.112s,调节器输入输出最大电压为10V,设计双闭环调速系统，达到最理想的调速性能。第二章初步参数的计算取用环宜谎调速系药超弼时前劈速和屯捕战E图中WASR（s）和WACR（s）分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI调节器，则有双闭环直流调速系统突加给定电压U*n由静止状态起动时，转速和电流的动态过程示于右图。在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和
15、三种情况，整个动态过程就分成图中标明的I、II、III三个阶段。第I阶段电流上升的阶段（0t1）第II阶段恒流升速阶段（t1t2）第川阶段转速调节阶段（t2以后）电流调节器结构的选择根据设计要求并保证稳态电流无差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数为Wacr（S）=Ki（ijS+1）/TKi电流调节器的比例系数；T-电流调节器的超前时间常数。检查对电源电压的抗干扰性能：Ti/T刀I=0.0167s/0.0057s=2.9参照教材中表2-3的典型型系统动态抗扰性能,各项指标都是可以接受的2.1转速调节器（ASR的设计确定时间常数1）电流环等效时间常数1=2Ti=2*0.0037=0.0074K2）转速滤波时间常数Ton=0.01s3）转速环小时间常数近似处理Ton2TiTon0.0174s（2）选择转速调节器结构1.3.5转速调节器结构的选择转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型II系统，系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5,则ASM超前时间常数为hTn50.01740.087s转速开环增益Kn(h1)222hTn22520.0174396.4s于是，ASR的比例系数Kn(h1)CeTm2hRT60.051.8200
