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基于工程设计的直流双闭环调速系统课程设计与仿真
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更新于2024-06-25
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本篇文档详细介绍了【设计】运动控制系统课程设计中的直流双闭环调速系统设计项目。课程设计由学生姓名为[学生姓名]的专业班级学生在指导教师周颖的指导下,于自动化学院进行。主要内容围绕以下几个关键环节展开: 1. 初始条件:设计基于晶闸管三相桥式整流的直流电机系统,电机参数包括电机类型和无静差特性。设定电流过载倍数和滤波时间常数,电流超调量为5%,空载启动时转速超调量为10%。 2. 设计任务:主要包括系统原理图设计,采用双闭环控制,即电流环和转速环的构建,通过两个调节器(电流调节器和转速调节器)分别对转速和电流进行精确控制。设计过程中,需遵循工程设计方法,确定调节器的时间常数,选择合适的调节器结构,计算并校验参数,确保系统的动态性能。 3. 系统设计过程:首先设计电流调节器,然后将其视为转速调节系统的一部分,接着设计转速调节器。系统启动过程的分析有助于理解其动态响应特性,而使用Matlab的Simulink模块进行仿真,生成详细的仿真曲线。 4. 时间安排:设计活动被划分为查阅资料、方案设计、编写设计报告、提交报告和答辩等阶段,每个阶段都有明确的时间节点。 5. 内容结构:文档包括摘要、设计任务、直流双闭环调速系统原理图设计、调节器设计、系统起动过程分析、系统仿真以及个人的心得体会和参考文献。 在整个设计过程中,学生不仅掌握了理论知识,还锻炼了实际操作技能,如电路原理图绘制、系统分析与优化,以及利用现代软件工具进行系统建模和仿真。这是一次综合性的课程设计,旨在提升学生的工程实践能力。
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【设计】运动控制系统课程设计直流双闭环调速系统设计
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图 1 理想快速启动过程电流和转速波形
如题 1 所示,为了实现在允许条件下的最快启动,关键是要获得一段使电流
保持为最大值
dm
I
的恒流过程。按照反馈控制规律,采用某个物理量的负反馈就
可以保持该量基本不变,那么,采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。
所以,我们希望达到的控制:启动过程只有电流负反馈,没有转速负反馈;达到
稳态转速后只有转速负反馈,不让电流负反馈发挥作用。故而采用转速和电流两
个调节器来组成系统。
为了实现转速和电流两种负反馈分别在系统中起作用,可以在系统中设置两
个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之
间实行嵌套(或称串级)连接,如图 2 所示。把转速调节器的输出当作电流调节
器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器 UPE。从闭环结构上
看,电流环在里面,称作内环;转速环在外面,称作外环。这就组成了转速、电
流双闭环调速系统。
图 2 转速、电流双闭环直流调速系统
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