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1、电气传动自动控制系统课 程 设 计 （二）双闭环调速系统1ASRACR MU*n U*i Uct Ui+Ud_L+_UnTG速度环电流环建模对象建模对象系统建模参数测定实验系统建模参数测定实验待测参数：待测参数：1.电动机电动机 电枢内阻电枢内阻 Ra 电势转速系数电势转速系数 Ce2.整流电源整流电源 等效内阻等效内阻 Rn 放大系数放大系数 Ks3.平波电感平波电感 直流内阻直流内阻 Rd4.电枢回路电枢回路 总电阻总电阻 R= Ra+ Rn+ Rd 电磁时间常数电磁时间常数 TL 机电时间常数机电时间常数 Tm 实验项目及技术要领实验项目及技术要领 - 变流电源内阻变流电源内阻 Rn (
2、 伏安法伏安法 )条件：电机静止，电枢回路外串限流电阻条件：电机静止，电枢回路外串限流电阻 固定控制信号固定控制信号 Uct 大小，大小，0.5AId 1ADLRnIdUdRnLDUd0UdIdUct实验项目及技术要领实验项目及技术要领 - 电枢内阻电枢内阻 Ra、平波电感内阻、平波电感内阻 RdDRnIdUdUctRaRd( 伏安法伏安法 )1.1.电机静止，电枢回路外串限流电阻电机静止，电枢回路外串限流电阻2.2.固定固定控制信号控制信号 Uct Uct 大小，大小，Id 1A(Id 1A(额定负载热效点额定负载热效点) )3.3.使电枢处于三个不同位置（约使电枢处于三个不同位置（约120
3、120o o对称）进行三次测量对称）进行三次测量(U(Urara，U Urdrd，I Id d) )，求，求 Ra Ra ，Rd Rd 的平均值的平均值120o实验项目及技术要领实验项目及技术要领 - 电动机电动机电势转速系数电势转速系数 Ce1.1.空载启动电机并稳定运行（空载启动电机并稳定运行（I Id0d0大小基本恒定）大小基本恒定）2.2.给定两个大小不同的控制信号给定两个大小不同的控制信号 Uct Uct ，测量两组稳定运，测量两组稳定运行时的行时的UdUd、n n数据数据实验项目及技术要领实验项目及技术要领 - 整流电源放大系数整流电源放大系数 KsUd0Uct电路图电路图电机静止
4、，电枢回路外串限流电阻电机静止，电枢回路外串限流电阻1.分级调节控制信号 Uct 大小，并保持Id 1A2.在Ud0有效范围内，测量每一组 Uct ，Ud，Id，数据应大于10 组以上，测量上限不低于最大理想空载整流输出电压Ud0max3.按 Ud0 = Ud+IdRn 作出电源输入-输出特性曲线(用Excel生成)4.取线性段3段以上斜率，求其平均值得Ks实验项目及技术要领实验项目及技术要领 - 电枢回路电磁时间常数电枢回路电磁时间常数 TL断开电枢回路连线断开电枢回路连线使用电感表测量电枢回路总电感量使用电感表测量电枢回路总电感量 L LDLaLd电感表实验项目及技术要领实验项目及技术要领
5、 - 电枢回路机电时间常数电枢回路机电时间常数 Tm1.1.电机空载，突加给定，并使起动峰值电流达到系统设定最大电机空载，突加给定，并使起动峰值电流达到系统设定最大电流电流I Idmdm2.2.记录记录 id id 波形，由下列公式计算波形，由下列公式计算TmTm0 tA tB tnIdmIdzsTTm双闭环调速系统设计目标双闭环调速系统设计目标性能指标：性能指标：静态：静态： s% 5% D = 3s% 5% D = 3动态：动态： i i% % 5% 5% n n% % 10% 10% 已知条件：已知条件：最大速度给定最大速度给定 U*U*nm nm = 5v= 5v最大电流给定最大电流给
6、定 U*U*im im = 5v= 5v最大电枢电流最大电枢电流 I Idm dm = 1.4A= 1.4A电流反馈强度电流反馈强度 = = 5v/ 1.4A5v/ 1.4A速度反馈强度速度反馈强度 = = 5v/ 1450rpm5v/ 1450rpm调节器输入电阻调节器输入电阻 R R0 0 = 20K= 20K 调节器输入滤波电容调节器输入滤波电容 C C0i 0i = 0.224= 0.224 F F C Conon= = 0.1040.104 F F设计报告要求：内容结构设计报告要求：内容结构第一部分：设计任务第一部分：设计任务1.设计目标：设计目标：u系统基本功能描述下（系统的基本运
7、行系统基本功能描述下（系统的基本运行功能功能，稳态稳态 动态指动态指标标 、期望调速性能示意说明、期望调速性能示意说明等等)u系统电路结构示意图系统电路结构示意图2.客观条件：客观条件：u使用设备列表清单（实验装置、仪表的使用设备列表清单（实验装置、仪表的名称名称 型号型号 规格规格等）等）u主要设备功能描述主要设备功能描述第二部分：系统建模第二部分：系统建模 系统固有参数测定实验内容（实验原理，原始数据，数据系统固有参数测定实验内容（实验原理，原始数据，数据处理、图表及结果等）处理、图表及结果等）第三部分：系统设计第三部分：系统设计 1.系统理论设计内容系统理论设计内容（系统传递函数结构图，
8、设计步骤、（系统传递函数结构图，设计步骤、PI参参数计算及电路实现结果等）数计算及电路实现结果等）2.基于基于Matlab仿真平台，利用理论设计的系统动态结构图，对仿真平台，利用理论设计的系统动态结构图，对如下条件时系统的阶跃响应进行仿真，评估并调试系统调节如下条件时系统的阶跃响应进行仿真，评估并调试系统调节器参数：器参数： Un*=Un*m时，负载时，负载Id = Id0(约约Idm/10) Un*=Un*m时，负载时，负载Id = Idm/2第四部分：系统调试第四部分：系统调试系统调试内容：包括主要调试步骤、原始数据及数据处理图表、系统调试内容：包括主要调试步骤、原始数据及数据处理图表、最
9、终调试结果参数等最终调试结果参数等设计报告要求：内容结构设计报告要求：内容结构第五部分：系统评估第五部分：系统评估u系统实际性能评价：系统实际性能评价：就与论设计、仿真调试和实验结果进行综合评估就与论设计、仿真调试和实验结果进行综合评估u系统误差分析：系统误差分析：对对实验方案实验方案 实验条件实验条件 数据处理数据处理 设计原理设计原理 人为因素人为因素可能可能导致的误差进行分析导致的误差进行分析u必要的实验问题分析必要的实验问题分析实验安排：实验安排：1.每人需进入实验室每人需进入实验室2次：建模实验和系统调试；次：建模实验和系统调试；2.全年级分为全年级分为8批次，平均批次，平均 25人
10、人/批，个人确定所批，个人确定所在分组后不能中途更换，可跨班分组；第一次在分组后不能中途更换，可跨班分组；第一次实验时提交本批次分组名单。实验时提交本批次分组名单。3.建模实验和调试实验的批次顺序一致。建模实验和调试实验的批次顺序一致。4.系统调试实验结束后，完成设计报告系统调试实验结束后，完成设计报告一人一人一份，按自然班由班长或学委统一收齐并签收。一份，按自然班由班长或学委统一收齐并签收。7月01日 （周一） 14:30-17:30 （卓越工程师班）（卓越工程师班）7月02日 （周二） 09:00-12:007月02日 （周二） 14:30-17:307月03日 （周三） 09:00-12
11、:007月03日 （周三） 14:30-17:307月04日 （周四） 09:00-12:007月04日 （周四） 14:30-17:307月05日 （周五） 09:00-12:00建模实验：建模实验：7月05日 （周五） 14:30-18:00（卓越工程师班）（卓越工程师班）7月08日 （周一） 08:30-12:007月08日 （周一） 14:30-18:007月09日 （周二） 08:30-12:007月09日 （周二） 14:30-18:007月10日 （周三） 08:30-12:007月10日 （周三） 14:30-18:007月11日 （周四） 08:30-12:00调试实验：调试实验：最晚提交设计报告时间：最晚提交设计报告时间：7月月15日中午日中午12:00前前
