转速电流双闭环直流调速系统设计(2)
2020年4月19日
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运动控制课程设计
评语： 考勤（10） 守纪（10） 过程（40） 设计报告（30）答辩（10） 总成绩（100）
专 业： 自动化 班 级： 姓 名：
学 号： 指导教师：
07 月 16 日
转速、电流双闭环直流调速系统设计
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2020年4月19日
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1.设计目的
一般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态。为实现在约束条件快速起动，关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。根据反馈控制规律，要控制某个量，只要引入这个量的负反馈。因此采用电流负反馈控制过程，起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈；稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。故采用转速、电流双闭环控制系统。 2.设计任务
某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路；基本数据如下：
(1)直流电动机：220V、160A、1460r/min、Ce=0.129Vmin/r，允许过载倍数λ=1.5； (2)晶闸管装置放大系数：Ks=40； (3)电枢回路总电阻：R=0.5Ω； (4)时间常数：Tl=0.03s，Tm=0.19s； (5)电流反馈系数：β=0.042V/A； (6)转速反馈系数：α=0.0068Vmin/r；
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2020年4月19日
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试按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器，并用Simulink建立系统模型，给出仿真结果。 3.设计要求
根据电力拖动自动控制理论，按工程设计方法设计双闭环调速系统：
(1)设计电流调节器的结构和参数，将电流环校正成典型I型系统；
(2)分析电流环不同参数下的仿真曲线；
(3)在简化电流环的条件下，设计速度调节器的结构和参数，将速度环校正成典型II型系统；
(4)分析转速环空载起动、满载起动、抗扰波形图仿真曲线 (5)进行Simulink仿真，验证设计的有效性。 4.设计内容
4.1双闭环直流调速系统的组成
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如图1所示，即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晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。因为PI调节器作为校正装置既能够保证系统的稳态精度，
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2020年4月19日
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使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。
按照电机理想运行特性，应该在启动过程中只有电流负反馈，达到稳态转速后，又希望只有转速反馈，双闭环调速系统的静特性就在于当负载电流小于最大电流时，转速负反馈起主要作用，当电流达到最大值时，电流负反馈起主要作用，得到电流的自动保护。图1为双闭环调速系统的动态结构框图。
图1 双闭环调速系统的动态结构框图
4.2设计思路
设计转速、电流反馈控制直流调速系统的原则是先内环后外环，从电流环（内环）开始，对其进行必要的变换和近似处理，然后根据电流环的控制要求确定把它校正成哪一类典型系统，再按照控制对象确定电流调节器的类型，按动态性能指标要求确定电流调节器的参数。电流环设计完成后，把电流环等效成转速环（外环）中的一个环节，再用同样的方法设计转速环。
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转速电流双闭环直流调速系统设计(2)
