直流调速系统设计：转速电流双闭环控制器

"该资源是关于电力拖动自动控制系统的一份课程设计报告，主题是转速、电流双闭环直流调速系统控制器的设计。报告由电气一班的学生杨容权完成，指导教师为张敬南，时间为2018年5月30日，来自哈尔滨工程大学教务处。设计中涉及的电机参数包括他励直流电动机的额定功率、电压、转速、电枢电流、转动惯量、电枢电感和电阻等。同时，报告还指定了不同的给定电源电压和调节器输出限幅电压，以及电流环和转速环的滤波时间常数。设计目标是实现无静差调节，限制电流和转速的超调。设计过程包括静态设计和动态设计两部分，分别确定了转速反馈系数、电流反馈系数以及电流环和转速环的动态参数。" 在直流调速系统中，转速、电流双闭环控制是一种常见的高性能控制策略。这个系统由转速环和电流环组成，其中转速环作为外环，电流环作为内环。转速环负责控制电机的转速，而电流环则保证电枢电流的稳定，以实现电机性能的优化。 静态设计阶段，关键在于选择合适的反馈系数。转速反馈系数α决定了转速反馈信号与电机实际转速之间的比例关系，而电流反馈系数β则反映了电枢电流反馈与实际电流的比例。在本设计中，α被设定为0.00625 V·min/r，β设定为8.264 V/A，这些值有助于确保系统的稳定性和响应速度。 动态设计阶段，主要任务是确定电流环和转速环的动态参数。电流环的时间常数包括机械时间常数𝑇_1和电磁时间常数𝑇_L。前者与电机的转动惯量和负载有关，后者涉及电机的电感和电枢电阻。在本案例中，通过计算得到了这两个时间常数，以调整电流调节器的参数，保证电流响应的快速性。而转速环的时间常数通常与电机的电气时间常数和负载特性相关，它影响转速的调节精度和动态性能。 此外，设计中还考虑了滤波环节，电流环和转速环均采用了一阶RC滤波器，滤波时间常数分别为0.001 s和0.0038 s，这样可以平滑噪声，提高系统稳定性。设计目标是实现从100 rpm到1500 rpm的无静差调节，并且在起动和加速过程中，电流和转速的超调不超过10%。 这个设计报告详细介绍了转速、电流双闭环直流调速系统控制器的设计过程，涵盖了电机参数、控制策略、动态参数计算以及性能指标，对于理解直流电机控制系统的原理和设计方法具有很高的参考价值。