运动控制系统-转速、电流双闭环V-M直流调速系统

运动控制系统课程设计题目：转速、电流双闭环V-M直流调速系统专业班级：学号：姓名：指导教师：成绩：转速电流双闭环直流调速系统Speedandcurrentdoubleclosed-loopV-MDCspeedregulatingsystem学生姓名:指导教师:I摘要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，直流调速还是交流拖动系统的基础。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。并通过Simulink进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。关键词：双闭环；晶闸管；转速调节器；电流调节器；SimulinkIIAbstractThedesignusesthyristors,diodesandotherdevicesdesignsaspeed,currentdouble-loopSCRDCconvertersystem.Thesystemsetsupthecurrentdetectingaspect,thecurrentregulatorACRandthespeeddetectinglink,speedregulatorASR,composesthecurrentcentralandthespeedcentral,theformerthroughthefeedbackofthecurrentcomponentstoleveloffthecurrent,thelatterthroughthefeedbackofspeeddetectingdevicetomaintainthespeedstablyandfinallyeliminatesthedeviationofspeedbias.，thusallowingthesystemtothepurposeofregulatingthecurrentandspeed.whenthesystemstarts,thespeedouterringsaturatsnon-functional,thecurrentinnerringplaysamajorroletoregulatethestartingcurrenttomaintainthemaximumsothatthespeedlinearchange,toreachagivenvalue;whenitoperatessteadily,thespeednegativefeedbackfromtheouterringplaysamajorrole,toletthespeedchangeswiththegivenspeedvoltage,atthesametimethecurrentinnerringregulatesthearmaturecurrentofmotoradjustmenttobalancetheloadcurrent.Simulinkforsystemthroughmathematicalmodelingandsystemsimulation.Finallydisplaycontrolsystemmodelandtheresultsofanti-truth.Keywords:Double-loop；thyristors,；thespeedregulator；thecurrentregulator；Simulink目录摘要..................................................................................................................................................IABSTRACT.........................................................................................................................................II第一章绪论..........................................................................................................................................1第二章设计任务与要求................................................................................................................22.1性能指标要求.........................................................................................................................................22.2设计内容..................................................................................................................................................22.3主要设计部分.........................................................................................................................................2第三章原理图设计...........................................................................................................................33.1基本设计思路.........................................................................................................................................33.2确定转速、电流反馈系数..................................................................................................................33.3电流环ACR的设计................................................................................................................................43.4转速环的设计.........................................................................................................................................53.5转速电流双闭环MATLAB仿真...........................................................................................................7四．转速电流检测电路的设计....................................................................................................94.1电流检测电路的设计...........................................................................................................................94.2转速检测电路的设计..........................................................................................................................124.3转速、电流检测电路的PCB设计....................................................................................................18第五章总结.......................................................................................................................................20第六章心得体会.............................................................................................................................20参考文献..............................................................................................................................................211第一章绪论电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机做原动机。有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。20世纪90年代前地大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场互相独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的启动，制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其他电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺候控制首选。因为它具有良好的线性特征，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器。并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。2第二章设计任务与要求2.1性能指标要求（1）直流电动机：PN=1.1kW，nN=1000r/min，UN=220V，IN=6.58A，GD2=0.28kg.m2，过载倍数λ=2，电枢绕组的电阻RD=4Ω，电感LD=67mH；（2）变压器：副边绕组的电阻RB=0.65Ω，电感LB=4mH，额定电压U2e=145V，额定电流I2e=5.