双闭环调速系统调节器设计与matlab仿真验证.doc

武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书 目录 TOC \o 1-3 \h \u 20974 1课程设计任务及要求分析 1 19459 2双闭环直流调速系统 2 7544 2.1双闭环直流调速系统的介绍 2 13488 2.2双闭环调速系统的组成 3 11315 2.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 4 11867 2.4双闭环直流调速系统的动态数学模型 5 19774 2.4.1起动过程分析 5 8750 2.4.2动态抗扰性能分析 6 27008 2.4.3双闭环调速系统调节器作用 6 28757 3双闭环控制直流调速系统的设计 8 30696 3.1电流调节器的设计 8 13736 3.1.1电流调节器的工作原理及作用 8 17646 3.1.2电流环结构图的简化 8 11195 3.1.3确定时间常数 10 12009 3.1.4选择电流调节器结构 10 24146 3.1.5计算电流调节器参数 11 17965 3.1.6检验近似条件 11 2441 3.1.7计算调节器电阻和电容 11 30488 3.2转速调节器的设计 12 20022 3.2.1转速调节器的工作原理及作用 12 21868 3.2.2电流环的等效闭环传递函数 13 5703 3.2.3转速调节器简化 14 7091 3.2.4确定时间常数 15 4396 3.2.5选择转速调节器结构 15 18041 3.2.6计算转速调节器参数 16 12437 3.2.7检验近似条件 16 12963 3.2.8计算调节器电阻和电容 17 4102 3.3超调量的计算 17 7978 4双闭环直流调速系统matlab仿真 19 17928 4.1调速系统稳定运行在满磁通时系统仿真波形图 19 13825 4.2 稳定运行时磁场突然减半仿真框图 21 21515 23 7419 5总结与体会 24 21044 6参考文献 25 22234 本科生课程设计成绩评定表 26 PAGE 1 双闭环调速系统调节器设计与matlab仿真验证 1课程设计任务及要求分析 由课程设计任务书的内容可知，本次课程设计要求采用双闭环调速系统，对不可逆生产设备进行控制，以实现稳态无静差，电流超调量，空载启动到额定转速时转速的超调量的稳态和静态指标要求。 为了实现稳态无静差，可以将电流调节器和转速调节器设计成PI调节器结构利用其特点消除稳态误差。为了满足电流超调量和转速超调量的指标，在对电流调节器和转速调机器选取参数时，可以根据课本上提供的参数表格分析具体数据情况选取符合特定要求的参数值。 要实现直流双闭环调速系统的设计需先对控制系统的组成及工作原理有一定深入的理解，弄清楚调速系统每个组成部分的作用，弄清楚转速环和电流环的工作原理，合理选择调节器的参数以便进行合理的工程设计。 此外，通过计算分析确定了直流调速系统各部分参数后，利用matlab软件绘制系统结构图对稳态运行和突然磁场减半后的结构仿真，这就需要我们熟练掌握matlab软件的基本操作方法，尤其是该软件中simulink模块的熟练运用。 2双闭环直流调速系统 2.1双闭环直流调速系统的介绍 双闭环直流调速系统，是在单闭环直流调速系统的基础上发展起来的.转速单闭环调速系统使用PI调节器，可以实现转速的无静差调速，采用电流截止负载环节，限制了起（制）动时的最大电流。这对一般的要求不太高的调速系统，基本上已能满足基本要求，但电流环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 2-1-（1）所示。当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，起动（调整时间）的时间就比较长。在实际工作中为了尽快缩短过渡时间，希望能够充分利用晶闸管元件和电动机所允许的过载能力，使起动的电流保护在最大允许值上，并且始终允许最大值，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 2-1-（2）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）受限制时调速系统所能获得到的最快的起动过程。 IdLntIdO IdL n t Id O Idm IdL n t Id O Idm Idcr n n (1) (2) 图3-1 调速系统起动过程的电流和转速波形 实际上，由于主电路电感的作用，电流不可能突变，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值