经典-运动控制系统论文.doc

经典-运动控制系统论文.doc一、 设计目的及意义 2二、 工作原理 10三、 方案设计与论证 11主电路模块原理框图 11四、 系统硬件设计 144」主电路 15五、 心得体会 17六、 参考文献 18•、设计目的及意义本设计从直流电动机的工作原理入手,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。转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好,应用最广的直流调速系统,采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。转速、电流双闭环直流调速系统的控制规律,性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。应掌握转速、电流双闭环直流调速系统的基本组成及其静特性;从起动和抗扰两个方面分析其性能和转速与电流两个调节器的作用;应用工程设计方法解决双闭环调速系统中两个调节器的设计问题,等等。1、,电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号,经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器,此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值,电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后,速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节廿始起作用。对负载引起的转速波动,速度调节器输入端产生的偏差信号将随时通过速度调节器、电流调节器来修正触发器的移相电压,使整流桥输出的直流电压相应变化,从而校正和补偿电动机的转速偏差。另外电流调节器的小时间常数,还能够对因电网波动引起的电动机电枢电流的变化进行快速调节,可以在电动机转速还未来得及发生改变时,迅速使电流恢复到原来值,从而使速度更好地稳定于某一转速下运行。,一般使存在两种状况:饱和一输出达到限幅值,不饱和一输出未达到限幅值。当调节器饱和时,输出为恒值,输入量的变化不再影响输岀,除非有反向的输入信号使调节器追出饱和,换句话说,饱和的调节器暂时隔断了输入和输出的联系,相当于使该调节环开环。当调节器不饱和时,PI的作用使输入偏差电压AU在稳态时总为零。实际上,在正常运行时,电流调节器是不会达到饱和状态的。因此,对于静特性來说,只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。转速调节器不饱和这时,两个调节器都不饱和,稳态吋,它们的输入偏差电压都是零,因此,U*=Un=axn=crxn0 (2-1)t/j*=U-= /d (2-2)由第一个关系式可得:n= = (2-3)。与此同时,由于ASR不饱和,U;<U.;可知J<⑺,这就是说,CA段特性从理想空载状态的/7=0一直延续到Idm=Ido一般都是大丁•额定电流几的。这就是静特性的运行段,它是一条水平的特性。转速调节器饱和这时,ASR输出达到限幅值D:,转速外环呈开环状态,转速的变化对系统不再产生影响。双闭环系统变成了一个电流无静差的单电流闭环调节系统。稳态时:(2-4)其中,最大电流/伽取决丁•电动机的容许过载能力和拖动系统允许的最大加速度,由上式可得静特性的AB段,它是一条垂直的特性。这样是下垂特性只适合于n</i0的情况,因为如果77>;70,则ASR将退出饱和状态。A0 ,这吋,转速负反馈起主耍的调节作用,但负载电流达到几时,对应丁转速调节器的饱和输岀&;,这时,电流调节器起主耍调节作用,系统表现为电流无静差,得到过电流的自动保护•这就是采用了两个PI调节器分别形成内、外两个闭环的效果。然而,实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大,因此,静特性的两段实际上都略有很小的静差,。-6所示,分析双闭环调速系统静特性的关键是掌握PI调节器的稳态特征。一般存在两种状况:饱和——输出达到限幅值;不饱和——输出未达