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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,基于MATLAB直流电机双闭环,调速系统的设计,班 级：自11-12 班,姓 名：隋 岩,指导教师：杨 莉,基于MATLAB直流电机双闭环,1,许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。,直流调速系统根据发展和具体形式可分为开环调速系统、转速单闭环控制系统、和本次设计所采用的双闭环控制系统,。,图1,直流调速系统的组成,许多生产机
2、械要求在一定的范围内进行速度的平,2,目 录,双闭环直流调速系统的设计,3,.,直流电动机双闭环直流调速系统原理,2,.,绪 论,1.,双闭环直流调速系统的仿真与分析,4,.,目 录 双闭环直流调速,3,第一部分,绪 论,本设计的调速方案本质上是改变电枢电压调速，该调速方法可以实现大范围平滑调速，是目前直流调速系统采用的主要调速方案。但其中的开环运行性能远远不能满足电动机在具体工作环境中的要求。,由PI调节器控制的转速单闭环直流调速系统，就能够得到较好的稳定性和静差率。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小,的机械，并不能充分按照理想指标来控制电流和转矩的动态过程。
3、,第一部分 绪 论 本设计的调速,4,第二部分,直流调速系统性能指标,一、稳态性能指标,（1）调速范围,（2）静差率,二、动态性能指标,（1）上升时间,（2）超调量与峰值时间,（3）调节时间,三、抗扰性能指标,（1）动态降落,（2）恢复时间,直流电动机双闭环直流调速系统原理,第二部分直流调速系统性能指标 直流电动机双闭环直流调速,5,第二部分,直流电动机双闭环直流调速系统原理,图2 双闭环直流调速系统稳态图,（1）,饱和输出达到了限幅值。即当调节器饱和时，输出是恒定不变的，此时输出量不会受到输入量变化的影响。,（2）,不饱和输出未达到限幅值。当调节器处于不饱和状态，由于PI的存在，使得稳定状态
4、下的输入偏差电压恒为零,第二部分 直流电动机双闭环直流调速系统原理图2 双闭,6,第二部分,直流电动机双闭环直流调速系统原理,图3 双闭环直流调速系统动态结构图,第二部分 直流电动机双闭环直流调速系统原理图3 双,7,第三部分,双闭环直流调速系统的设计,工程设计,设计要求及指标,采用晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，其基本数据为：,直流电动机：=440V，=365A，=950r/min，=0.04,电枢电路总电阻R=0.0825,电枢电路总电感L=3.0mH,电流允许过载倍数=1.5，,折算到电动机飞轮惯量GD2=20Nm2。,晶闸管整流装置放大倍数=40，滞后时间常数
5、=0.0017s,电流反馈系数=0.0274V/A(10V/1.5IN),转速反馈系数=0.0158V min/r(10V/),滤波时间常数取=0.002s，Ton=0.01s,调节器输入电阻Ra=40k,设计指标,(1)稳态指标:无静差,(2)动态指标:电流超调量5%；采用转速微分负反馈使转速超调量等于0。,第三部分 双闭环直流调速系统的设计工程设计,8,第三部分,双闭环直流调速系统的设计,电流环仿真模型,第三部分 双闭环直流调速系统的设计电流环仿真模型,9,第三部分,双闭环直流调速系统的设计,双闭环直流调速系统仿真模型,第三部分 双闭环直流调速系统的设计双闭环直流调速系统仿,10,第四部分
6、,双闭环直流调速系统的仿真与分析,本次设计的仿真结果基本上符合起动要求，只是上升时间和超调量有差距，由系统阶跃响应主要由PI控制器进行调节，本图所示的仿真是按照设计结果中设定的KT=0.5.,图4 电流环仿真结果,第四部分双闭环直流调速系统的仿真与分析 图4 电流,11,第四部分,双闭环直流调速系统的仿真与分析,本次设计的仿真结果基本上符合起动要求，只是上升时间和超调量有差距，由系统阶跃响应主要由PI控制器进行调节，本图所示的仿真是按照设计结果中设定的KT=0.5.,图5 电流环无超调仿真结果,若以,KT=0.25,的关系式按照典型,I,型系统的设计方法,，则,得到新的,如,图所示的仿真图,。
7、,第四部分双闭环直流调速系统的仿真与分析 图5 电流,12,第四部分,双闭环直流调速系统的仿真与分析,本次设计的仿真结果基本上符合起动要求，只是上升时间和超调量有差距，由系统阶跃响应主要由PI控制器进行调节，本图所示的仿真是按照设计结果中设定的KT=0.5.,图5 电流环超调量大仿真结果,再按照,KT=1,再次修改仿真模型中的PI调节器部分，同样得,到左侧,仿真图,。,第四部分双闭环直流调速系统的仿真与分析 图5 电流,13,第四部分,双闭环直流调速系统的仿真与分析,对比以上三幅仿真图可知，与KT=0.5的基本设定相比，当KT=0.25时，系统无超调但上升时间比第一幅图长，当KT=1时，系统超
8、调变大，上升时间也有所缩短。,究其原因，实则还是电流调节器系统受到电动机反电动势的影响，对于按照典型I系统设计的ACR PI调节器来说，当出现阶跃扰动时，能够实现无静差，而若出现斜坡扰动时，则无法消除其所产生的系统静差。在电流恒升速阶段出现的扰动即电动机的反电动势，正是一个线性递增的斜坡扰动，因此，系统无法做到无静差。,第四部分双闭环直流调速系统的仿真与分析 对比以上,14,第四部分,双闭环直流调速系统的仿真与分析,本次设计的仿真结果基本上符合起动要求，只是上升时间和超调量有差距，由系统阶跃响应主要由PI控制器进行调节，本图所示的仿真是按照设计结果中设定的KT=0.5.,给定输入为阶跃响应，从
9、左图仿真结果可以看出，稳态时仿真系统的实际转速能够实现对给定转速的良好跟随，且稳态无静差。,图6 电流转速双闭环仿真结果,第四部分双闭环直流调速系统的仿真与分析 给定,15,16,结 论,在本次设计中，通过对直流调速系统中的开环直流调速系统和单闭环直流调速系统的简介和存在问题的剖析，引出双闭环直流调速系统的可行性和重要性,。,通过对双闭环直流调速系统原理的分析，得出本次设计的基本目标和采用的方法-工程设计法,。,在工程设计的过程中，,通过,对系统进行典型化处理，得到在本次设计中电流环典型,I,的PI调节器,和,转速环典型,II,型PI调节器，然后再根据给出的设计参数来计算出两个调节器的具体参数,。,最后就是校验设计结果能否满足要求。最后是在MATLAB 矩阵设计中的SIMULIK环境下进行仿真。,16结 论在本次设计中，通过对直流调速系统中的开环直流调,16,谢谢,That,s all for today.,Please support me!,未完待续,谢谢 Thats all for today.未完待,17,
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