双闭环控制系统

1、课 程 设 计 报 告课程课程设计课题双闭环控制系统设计班级姓名学号目录 HYPERLINK l _TOC_250019 第1 章双闭环系统分析1 HYPERLINK l _TOC_250018 系统介绍1 HYPERLINK l _TOC_250017 系统原理1 HYPERLINK l _TOC_250016 双闭环的优点1 HYPERLINK l _TOC_250015 第2 章系统参数设计2 HYPERLINK l _TOC_250014 电流调节器的设计2 HYPERLINK l _TOC_250013 时间参数选择2 HYPERLINK l _TOC_250012 计算电流调节参数

2、2 HYPERLINK l _TOC_250011 校验近似条件3转速调节器的设计3电流环等效时间常数：3转速环截止频率为5计算控制器的电阻电容值5 HYPERLINK l _TOC_250010 第3 章仿真模块6 HYPERLINK l _TOC_250009 电流环模块6 HYPERLINK l _TOC_250008 转速环模块6 HYPERLINK l _TOC_250007 第4 章仿真结果7 HYPERLINK l _TOC_250006 电流环仿真结果7 HYPERLINK l _TOC_250005 转速环仿真结果7 HYPERLINK l _TOC_250004 稳定性指标

3、的分析8 HYPERLINK l _TOC_250003 电流环的稳定性8 HYPERLINK l _TOC_250002 转速环的稳定性8 HYPERLINK l _TOC_250001 结论9 HYPERLINK l _TOC_250000 参考文献10 PAGE PAGE 121 章 双闭环系统分析系统介绍,三相和多相电路；按控制方法又可分为相控整流和斩波控制整流电路。要求直流脉动小、容易滤波。其交流侧由三相电网直接供电，直流侧 输出脉动很小的直流电。在分析时把直流电机当成阻感性加反电势负载。因为电 机电流连续所以分析方法与阻感性负载相同，各参量计算公式亦相同。系统原理速度调节器Un*U

4、n Ui*（对于直流电动机来说，控制电枢电流就是控制电磁转矩，相应的可以调速。电流调节器)Ui*Ui 功率变换器件的）UcUPE 的输出，即电机的电枢电压，由于转速不能突变，电枢TL 不相等转速会相应的变化。整个过程到电枢电流产生的转矩与负载转矩达到平衡， 转速不变后，达到稳定。双闭环的优点在电流检测信号中常有交流分量，为了不让它影响调节器的输入，加入了低通滤波器，加入滤波环节。2 章 系统参数设计电流调节器的设计额定电流额定电阻 = 3000160= 18.75(2-1)= 2 =16023000= 8.53(2-2)设置晶闸管放大系数K = 40时间参数选择整流装置滞后时间常数，利用三相桥

5、式电路的平均控制时间= 0.0017(2-3)电流滤波时间常数 = 0.002(2-4)电流环小时间常数和 = + = 0.0037(2-5)计算电流调节参数mmT1/T2 T /T2Cmaxb/ C *100%t / Tmtv/T1/51/101/ 201/3027.8%16.6%9.3%6.5%2.83.43.84.014.721.728.730.4电流调节器超前时间常数电流开环增益：= L =201030.785= 0.03(2-6) =0.5=0.50.0037 (2-7) = 160240.7851590 0.088 /(2-8)机电时间常数 =101.5101.518.75= 0.

6、533V/A(2-9)=2 =0.0720.7851000=2s（2-10）3750.088230电流调节器超前时间常数 = = 0.03(2-11)电流调节器比例参数= 135.10.030.785 0.149(2-12)400.533校验近似条件电流环截止频率 = = 135.11(2-13) 电力电子变换器纯滞后的近似处理1 1=130.00171 196.11(2-14) 不考虑反电动势的变化对电流环的动态影响 1= 31 (2-15)20.03 11= 1 1 (2-16)330.0.170.02Ki可依照所要求的动态性能指标来选取。一般情况下，希望电流超调量为%5转速调节器的设计电

7、流环等效时间常数：放大倍数: = 10 =101590= 0.006 /(2-17)1= = 2 0.0037= 0.0074(2-18)r表 2-2 典型 II 型系统阶跃输入跟随性能指标rh34567891052.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%t /T2.402.652.853.03.13.23.33.35t /TS12.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.20K32211111转速滤波时间常数和转速环小时间常数 = 0.012-2h=5惯性环节时间常数 =1+ = 0.0074 + 0.001 = 0.0174(

8、2-19)转速开环增益 = = 5 0.00174 = 0.087(2-20)ASR 比例系数 =+12 2 25+12520.0074 2= 21912(2-21)= 2 =60.5330.08882250.7850.0060.0174= (2-22)例（2-22）按上述参数设计超调量 = 2% （2-24）330.0037转速环小时间常数近似处理1 = 1 135.1 38.71 （2-25）330.01计算控制器的电阻电容值= = 686.8 4 = 2747.2（2-26）n =0.08727401000= 0,03uF（2-27） = 40= 40.0141000= 0.1（2-28

9、）当 h=5 的时候有%=37.5，不能满足设计要求，采用退饱和超调设理想空载起动时 Z=0，允许过载倍数为 1.5，则 = 2 ( 18.750.785= 2 81.2% 1.50.0888 0.0174= 2% 10%能满足设计要求159023 章 仿真模块电流环模块3-1转速环模块3-1图 图 3-24 章 仿真结果电流环仿真结果图 4-1转速环仿真结果图 4-1图 图 4-2稳定性指标的分析电流环的稳定性4.10性曲线的点在-180转速环的稳定性4.20性曲线的点在-180结论ASR跟随电流外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。双闭环调速系统起动过程的电流和转速波形是接近理想快速起动过程波形的。按照ASR ACR设置的较大，最后选取了较小的参数，得到了满意的结果。实验中还遇到一个问题，就是即使运用了比例积分调节，但是抗干扰性还是不好，不知道能否利用 PID 调节得出更加满意的结果?参考文献1文亚凤.双闭环调速系统工程设计方法的数字仿真.现代电力.2000 2潘继安.双闭环调速系统及程序编制.四川轻化工学院学报.200132004914赵明.直流调速系统.机械工业出版社.20035matlab6马国伟.叶平.无刷直流电动机的