课程设计SIEMENS直流调速系统6RA70课程设计报告.doc

摘 要 本文介绍了，基于SIEMENS直流控制系统装置，进行的相关的直流调速系统的分析和设计。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速系统是一种通过对直流发电机输出电压的改变，从而达到调节直流电动机转速的目的的系统。 直流调速系统中，虽然开环调速系统也能在一定的转速范围内实现无极调速，但却难以满足生产工艺对静差率与调速范围的综合要求。只有按反馈控制原理构成的转速闭环系统，才是减小或消除静差速降的有效途径。闭环控制系统又包括单闭环控制系统和多闭环控制系统。在控制过程中，系统既要控制电动机转速，实现无静差调节；又要控制电动机电枢电流，使系统在充分利用电动机过载能力的条件下或得最快的动态响应，转速、电流双闭环直流调速系统很好的解决了这个问题。 基于西门子6RA70直流调速系统装置，从九个实验题目来对自动控制系统进行分析和研究，通过实际操作，数据分析以及图像的截取，来实现直流调速系统的分析、设计，并通过matlab的建模与仿真探究最优化参数，且在电动机上实现。 关键词：直流调速系统，西门子6RA70，开环，单闭环，双闭环，matlab 目 录 摘 要 1 1 概述 4 2 课程设计任务及要求 5 2.1 设计任务 5 2.2 设计要求 5 3 理论设计 6 3.1 方案论证 6 3.2 系统设计 6 3.2.1 结构框图 6 3.2.2 系统原理图及工作原理 7 3.3 单元电路设计 7 3.3.1 单元电路工作原理 8 4 设计实验题目 11 4.1 熟悉6RA70直流调速系统的外部接线，掌握直流调速系统的结构 11 4.2 学习DriveMonitor软件的使用方法 11 4.3 系统基本参数输入 12 4.4 速度、电流双闭环调速系统的参数优化，系统的控制参数监视及分析 15 4.4.1 参数优化 15 4.4.2 参数监视与分析 15 4.5 速度、电流双闭环调速系统的运行 16 4.5.1 双闭环调速系统的动态特性 16 4.5.2 双闭环调速系统的跟随性能 19 图4-12双闭环调速系统的跟随性能 20 图4-13双闭环调速系统的跟随性能 20 图4-14双闭环调速系统的跟随性能 21 4.5.3 双闭环调速系统的抗扰性能 21 4.6 斜坡函数发生器的参数设定及波形调整，改变斜率观察系统特性 23 4.6.1 参数设定与波形调整 23 4.6.2 系统特性分析 27 4.7 利用模拟量输出通道D/A转换器实现系统电流及速度动态响应曲线的测试 27 4.8 电机给定运行轨迹控制系统的分析与设计 28 4.8.1给定波形不同时的系统运行轨迹 28 4.8.2 速度和电流环P、I不同时的系统运行轨迹 30 4.9 电机模型的辨识与参数优化 39 4.9.1 控制系统计算机仿真的过程 39 4.9.2 Matlab建模与仿真 41 4.9.3 转速环与电流环断开操作 41 4.9.4 线性系统离散化 41 4.9.5 离散系统的模型辨识 42 4.9.6 离散系统连续化 45 4.9.7 Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析 48 4.9.8 对比仿真图像与实际图像 52 5 结论 55 6 使用仪器设备清单 56 7 收获和体会 57 8 参考文献 58 1 概 述 SIMOREG DC-MASTER以其高度运行可靠性和使用性在世界范围内的各个工业领域著称，其操作非常简单，并且不需要专门的编程知识，所有设置均可通过参数设定设备进行。参数设定也可通过PC 的菜单提示进行，以实现快速地投入运行。 西门子6RA28/24/70直流调速器为全数字式，其中，6RA70又具有如下特点： 电枢电流：15-2000A 电枢电压：420-485VDC励磁可调：SIMOREG DC-MASTER是全数字调速装置，它接到三相交流电网上，并能调节直流调速系统的电枢和励磁。 优化的通讯技术：SIMOREG DC-MASTER 使用开放的和标准的 PROFIBUS-DP 现场总线系统，通过RS 232 接口可直接连接到 PC 和实现装置对装置通讯。 装置与装置间通讯：使用新颖的BICO技术使SIMOREG DC-MASTER 在软件功能性方面达到一个新水平。只需简单的参数设定，就可实现功能块的不同组合，满足实际的应用。 BICO 新颖的软件解决方案使用RS485：接口实现装置与装置间的连接，因而实现一个高速全数字设定值级链。 DriveMonitor是实现对西门子传动设备现场调试的一个工具软件。可以进行参数设定, 故障分析和跟踪记录等功能。 主要功能包括： 参数设定、 装置诊断、