单闭环pwm直流调速系统分析及校正资料.docVIP

2011年专业课程综合设计课题任务书 单闭环V-M/PWM-M直流调速系统分析及校正 一、课题已知条件： 如图，在直流电动机轴上安装一台测速发电机TG,从而引出与被控量——转速成正比的负反馈电压Uf，与给定电压Ug相比较后，得到偏差电压△U，经过放大器A，产生触发装置GT的控制电压UC，用以控制电动机转速。 第**组：PWM-M系统设计 电动机D：PN=10kW，UN=220V，IN=Id=50A， nN=1000r/min，Ra=0.5Ω， Ce=0.192V·min/r，GD2=10N·m2，L=20Mh，Ts=1.67ms，Cm=30/π 放大器：KP=** 晶闸管触发整流装置GT：放大倍数Ks=** 电阻Rz=**Ω 测速发电机TG：Prd=23.1kW，Urd=110V，Ird=0.21A， nrd=1900r/min 生产机械要求调速范围D=**，静差率s=**% 二、课题设计要求（大纲）： 1）单闭环调速系统的基本分析 （1）说明机械负载对调速系统的基本要求（调速、稳速、加减速控制） （2）调速系统的主要静态和动态参数指标 （3）单闭环直流调速系统的组成及功能 2）系统的稳态分析 （1）建立系统的稳态数学模型：推导出系统的传递函数或频率特性 （2）闭环调速系统的性能分析：满足误差要求选择放大器的放大倍数 3）单闭环调速系统的动态分析与校正 （1）建立该系统的动态数学模型：画出动态结构图 （2）单闭环调速系统的稳定性分析：劳斯判据判断，K值取值范围 （3）说明稳定条件与稳态精度要求的矛盾 4）系统的动态校正----PI调节器设计 （1）利用开环频率特性进行校正：在对数坐标纸上画图，使系统满足性能指标要求 （2）PI调节器设计计算并选型 三、参考书目： 《机械工程控制基础》，曾孟雄，张屹主编 《运动控制系统》，阮毅主编 《机电传动控制》，邓星钟主编 成果形式： 课程设计说明书1份（标准封面，课程设计专用稿纸，手写体，5000字以上）。 控制系统图简析： 根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被挑梁出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。转速降落正是由负载引起的装束偏差，显然，闭环调速系统应该能够大大减少转速降落。 一．单闭环调速系统的基本分析： 机械负载对调速系统的基本要求（调速、稳速、加减速控制） 任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对消速性能都有一定的要求。例如，最高转速与最低转速之间的范围，是有级调速还是无级调速，在稳态运行时允许转速波动的大小，从正转运行变到反转运行的时间间隔，突加或突减负载使得允许的转速波动，运行停止时要求的定位精度等等。归纳起来，对于调速系统转速控制的要求有以下三个方面：1、调速。在一定的最高转速和最低转速范围内，分档（有级）地或者平滑（无级）地调节转速。2、稳速。以一定的精度在所需转速上稳定地运行，不因各种可能的外来干扰（如负载变化、电网电压波动等）而产生过大的转速波动，以确保产品质量。3、加、减速控制。对频繁起、制动的设备要求尽快地加、减速，缩短起、制动时间，以提高生产率；对不宜经受剧烈速度变化的生产机械，则要求起、制动尽量平稳。 （2）调速系统的主要静态和动态参数指标 1. 稳态指标：运动控制系统稳定运行时的性能指标称为稳态指标，又称静态指标。 （1）调速范围D 生产机械要求电动机能达到的额定负载时最高转速nmax和最低转速nmin之比称为调速范围，用字母D表示。 （2）静差率S 当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载变到额定负载时所对应的转速降落与理想空载转速no之比，称为静差率S。 另外还有 位置随动系统的定位精度、速度跟踪精度、张力控制系统的稳态张力误差 等。 2. 动态指标：运动控制系统在过渡过程中的性能指标称为动态指标。 （1）跟随性能指标 图8.5 表示跟随性能指标的单位阶跃响应曲线 ①上升时间tr 单位阶跃响应曲线从零起第一次上升到稳态值所需的时间称为上升时间，它表示动态响应的快速性。 ②超调量 动态过程中，输出量超过输出稳态值的最大偏差与稳态值之比，用百分数表示，叫做超调量。 ③调节时间ts 调节时间又称过渡过程时间，它衡量系统整个动态响应过程的快慢。实际应用中，一般将单位阶跃响应曲线衰减到与稳态值的误差进入并且不再超出允许误差带（通常取稳态值的±5%或±2%）所需的最小时间定义为调节时间。 （2）抗扰性能指标 控