"这篇资料是青岛科技大学本科生的课程设计,主题是‘运动控制系统’,具体涉及直流电机的双闭环调速系统。学生们被分配了不同的任务,包括系统结构设计、电路参数计算、保护电路设计、调节器设计以及MATLAB仿真等。设计目标是提升学生的综合运用能力和工程设计能力。"
在直流电机的双闭环调速系统中,转速调节器的参数整定是至关重要的一步,直接影响系统的稳定性和性能。根据描述,转速调节器的目标是实现转速无静差,并限制空载起动到额定转速时的转速超调量在10%以内。
1. **时间常数的确定**:
- **电流环等效时间常数** (IK):由描述中的信息可知,电流环等效时间常数IK被设定为5,这通常用于确保电流环的响应速度。通过公式计算,可得ssT K iI = 0.00734。
- **转速滤波时间常数** (oiT):通常设置为1,用于滤除转速测量中的高频噪声,保持系统稳定性。
- **转速环小时间常数** (nT):由电流环和转速环的时间常数共同决定,公式为sssT K T on I n = 0.001 + 0.000734,目的是协调两个闭环之间的动态响应。
2. **转速调节器结构的选择**:
- 转速调节器通常采用PI或PID控制器,其中P(比例)项快速响应误差,I(积分)项消除静差,D(微分)项改善系统动态性能。选择适当的结构和参数,可以优化系统的响应速度、稳定性和超调量。
在实际设计中,除了上述参数整定,还需要考虑其他因素,例如:
- **电流调节器**:其参数也需要适配,以保证电流环的快速响应和抑制过电流。
- **检测环节**:电流和转速的检测精度直接影响到反馈控制的效果,通常采用霍尔传感器或测速发电机。
- **保护电路**:包括过电压、过电流保护,防止器件损坏。
- **触发电路**:保证晶闸管的准确开通和关断。
- **稳压电源**:提供稳定的工作电压,确保控制电路的正常运行。
- **起停操作控制电路**:实现电机的平滑启动和停止,避免冲击。
课程设计通过这些具体的任务,旨在让学生实践运用理论知识,提高分析问题、解决问题和查阅资料的能力,同时进行初步的工程设计训练。对于电机参考数据的选取和设计,需要考虑电机的额定功率、额定电压、额定电流等因素,以确保系统能在安全、高效的状态下运行。