直流電機調速系統的設計-免費閱讀

　　

【正文】 當然，畢設能順利完成，少不了那些書籍，論文的作者與編者，是他們的感慨無私的精神，為了科學與教育事業奮斗的精神，才有社會的進步，科學的進步。雖然其快速性受到了影響，但是系統的穩態精度達到了要求。超調量為： 計算 PI 調節器的阻容參數。 d1=conv(conv([ 1],[ 1]),[ 1])。 d2=[ 0]。 sope=s1*s2。 T=1/(*wc)。 k0=。)c c cr r W W??? 式中， 39。 ④ 高頻帶衰減越快，說明 系統抗高頻噪聲的能力越強 中北大學 2021 屆畢業論文 第 27 頁 共 36頁 2 0 d B / d e cWc0低頻段中頻段高頻段L / d B 實際設計時，一般先根據系統的動態性能和穩定裕度，確定校正后的預期對數頻率特性，與原始特性相減，即得校正特性環節，具體方法較靈活，有時需要反復試做，才能獲得滿意的結果。由 PD調節器構成的超前校正，可提高系統的穩定裕度，并獲得足夠的快速性，但穩態精度可能受到影響；由 PI 調節器構成的滯后校正，可以保證穩態精度，快速性卻受限制。 grid ⑶利用奈奎斯特圖分析 根據其開環傳遞函數畫出奈奎斯特圖： 程序如下： num=。 den=conv(conv([ 1],[ 1]),[ 1])。在該調速系統中系統的穩態精度和動態穩定性是一對矛盾。 例出設計要求給出的參數大小： 用 線性集成電路運算放大器作為電壓放大器的轉速負反饋閉環控制有靜差直流調速系統，主電路是 VM 系統。 ③ 提供 API 用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成 。 通信系統 (Comm)模塊工具箱主要包括信號源和信號終端庫、信源編碼和信源解碼庫、糾錯編碼和糾錯解碼庫、調制和解調庫、多路存取庫、發送濾波和接收濾波庫以及信道庫等。 Simulink 作為面向框圖的仿真軟件，具有以下功能： (1)用方框圖的繪制代替程序的編寫。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于 Simulink。除內部函數以外，所有中北大學 2021 屆畢業論文 第 14 頁 共 36頁 MATLAB 的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構成新的工具箱。核心部分中有數百個核心內部函數。 5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統上運行。設 A的特征值組成的向量 e， e=eig（ A）。例如，如果用戶想求解一個線性代數方程，就得編寫一個程序塊讀入數據，然后再使用一種求解線性方程的算法（例如追趕法）編寫一個程序塊來求解方程，最后再輸出計算 結果。 MATLAB給用戶帶來的是最直觀，最簡潔的程序開發環境。在國外， MATLAB 已經經受了多年考驗。 1999 年推出 5。這種軟件的缺點是使用面窄，接口簡陋，程序結構不開放以及沒有標準的基庫，很難適應各學科的最新發展，因而很難推廣。 開放性使 MATLAB廣受用戶歡迎 .除內部函數外 ,所有 MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件 ,用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構造新的專用工具包 。 ② 當輸入不等于零時，其輸出量將不斷增長，直到輸入為零，輸出恒定為止。 （ 1）輸入與輸出關系 ipi UKURRU ???? 010 Kp=R1/R0 輸入與輸出特性曲線如圖 15b 所示。在開環系統中，當負載電流增大后時，電動機的轉速將隨電樞回路電阻壓降圖 13 轉速負反饋 調速系統穩態 圖 14 閉環系統靜特性和開環機械特性關系 中北大學 2021 屆畢業論文 第 7 頁 共 36頁 的 增大而降低。所以具有比例放大器的調速系統一定是有差的。但當外界有擾動（例如負載波動）時，轉速就有較大的波動，而開環系統不能自動進行補償。 晶閘管有很多優點，但使用不當也會出現故障，甚至損壞元件，應加適當的保護電路。調速系統的轉向若要求正、反轉，則為可逆調速系統，若只要求單向運轉，則為不可逆調速系統。但它的缺點是占地大，效率低，運行費用昂貴，維護不方便等。所以掌握好直流調速系統是很重要的。 ⑴ 直流調速系統的調速方法 直流他勵電動機的轉速公式可用下式表示 ?e ddd K RIUn ?? （ ） 式中 n—— 轉速； Ud—— 電樞電壓； Id—— 電樞電流； Rd—— 電樞回路電阻； φ —— 勵磁磁通； Ke—— 由電動機結構決定的電動勢系數。為了克服這些缺點， 50 年代開始使用水銀整流器作為作為可控變流裝置。 （ 2） 穩速 以一定的精度在要求的轉速上穩定運行，盡可能不受外部或內部擾動的影響，以確保產品質量。 3）晶閘管觸發脈沖電路 晶閘管觸發脈沖控制是晶閘管變流器常用的控制方式，改變觸發裝置的控制電壓 Uc的大小，即可移動觸發器的脈沖相位，實現對整流器輸出電壓的調節。為了滿足技術指標要求，這時應考慮采用閉環控制系統。 閉環系統的穩態數學模型 （ 1） 穩態框圖 單閉環系統中的各種穩態關系如下： ① 放大器： Δ U=UsnUfn Uk=KpΔ U 式中 Kp為放大器的放大倍數 ② 觸發器和晶閘管整流裝置： Udo=KtrUk 式中 Ktr為觸發器和晶閘管整流 裝置的放大倍數 ③ 電動機： mddoe ddo KRIUK RIUn )( ?? ???? ? 其中，?em KK 1? ④ 反饋環節： Ufn=α nn 式中 α n為速度負反饋系數。而在閉環系統中，由于引入轉速負反饋，轉速稍有下降，反饋電壓也隨之減少，通過放大器的比較和放大，提高晶閘管整流裝置的輸出電壓 Udo，使系統工作在新的機械特性上，因而轉速能有所回升，使得閉環系統的穩態速降比開環時小得多。 圖 15 比例調節器 中北大學 2021 屆畢業論文 第 8 頁 共 36頁 （ 2） 特點 ① 輸出電壓與輸入電壓成正比。 3．比例積分（ PI）調節器 電路如圖 18a 所示。 圖 18比例積分調節 中北大學 2021 屆畢業論文 第 11 頁 共 36頁 ⑵ MATLAB 產生的歷史背景 在 70 年代中期 ,Cleve Moler 博士和其同事在美國國家科學基金的資助下 開 發了調用 EISPACK 和 LINPACK 的 FORTRAN 子程序庫 .EISPACK 是特征值求解的FOETRAN 程序庫 ,LINPACK 是解線性方程的程序庫 .在當時 ,這兩個程序庫代 表矩陣運算的最高水平 。 MATLAB 的出現，為各國中北大學 2021 屆畢業論文 第 12 頁 共 36頁 科學家開發學科軟件提供了新的基礎。 3 版。在歐美等高校， MATLAB 已經成為線性代數，自動控制理論，數理統計，數字信號處理，時間序列分析，動態系統仿真等高級課程的基本教學工具；成為攻讀學位的大學生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。以下簡單介紹一下 MATLAB 的主要特點。在求解過程中，最麻煩的要算第二部分。 可見， MATLAB 的程序極其簡短。 6） MATLAB 的圖形功能強大。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。 SIMULINK 介紹 ⑴ SIMULINK 介紹 Simulink 工具箱是 Matlab 各種工 具箱中比較特別的，他是從底層開發的一個完整的仿真環境和圖形界面。 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 MATLAB 的框圖設計環境，是實現動態系統建模、仿 真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統、非線性系統、數字控制及數字信號處理的建模和仿真中。 (2)仿真的建立和運行是智能化的。 通過使用 Simulink 工具箱以及以他為基礎的其他工具箱可以很容易地建立起一個直觀的通信系統模型。 ④ 使用 Embedded MATLAB? 模塊在 Simulink 和嵌入式系統執行中調用 MATLAB 算法 。數據如下： 電動機：額定數據為 10KW， 220V， 55A， 1000r/min，電樞電阻 Ra=: 晶閘管觸發整流裝置：三相橋式可控整流電路，整流變壓器 Y/Y 連接，二次線電壓 U21=230V，電壓放大系數 Ks=44，平均失控時間 TS=； VM 系統主電路 R=1Ω ,電樞回路總電感 L=,系統運動部分飛輪力矩 GD2=10N而對一個自動控制系統來說，系統的穩定性是正常工作的首要條件，是必須要保證的。 s1=tf(num,den)。 den=conv(conv([ 1],[ 1]),[ 1])。一般調速系統的要求以動態穩定性和穩態精度為主，所以主要采用 PI 調節器。 觀察未校正系統的伯德圖可知： 相應的三個轉折頻率分別為： 11111 2 0 .40 .0 4 9WsTs ?? ? ? 12211 3 8 .50 .0 2 6WsTs ?? ? ? 12211 6000 .0 0 1 6 7WsTs ?? ? ? 而 2 0 lg 2 0 lg 5 5 .5 8 3 4 .9k d B?? 其相角裕度 r=，增 益裕度 GM=，其截至頻率 wc=201，為使校正后的系統具有足夠的穩定裕度，它的對數幅頻特性應以 20dB/dec 的斜率穿越 0dB 線，而原系統此斜率的頻率范圍為： 112 0 .4 3 8 .5s W c s????，取校正后系統的截止頻率 Wc=30，采用串聯遲后校正方法設計 PI調節器。r 是指標要求值， ( 39。 d1=conv(conv([ 1],[ 1]),[ 1])。 bt=beta*T。 bode(sope) margin(sope) grid 中北大學 2021 屆畢業論文 第 30 頁 共 36頁 伯德圖 由伯德圖可知 2 6 .3 , 7 7 .7 d e gG m d B p m??，穩定性滿足要求。 s2=tf(k2,d2)。 s1=tf(k1,d1)。設 R0=40k? 。 中北大學 2021 屆畢業論文 第 37 頁 共 36頁 參 考 文 獻 [1]ong Hwa Kim， Jin III Park． Intelligent PID Control by Imnlune Algorithms Auto— Tuning． hcture Notes in Computer Science， 2021(271 5)： 474～ 482. [2]王福來，徐 平 .6RA24全數字調速系統的分析電氣傳動， 2021(3)： 23— 26. [3]姚洪江 .基于全數字化直流調速系統的研究 .西安理工大學優秀碩士論 ,2021． 3. [4]吳戈 .綜合性最優控制及其在直流調速系統中的應用 .科技情報開發與經濟，2021(7)： 110～ 112. [5]陳飛，王振臣，郭艷兵 .補償 PID控制在直流調速系統中的應用 .自動化與儀表，2021(1)： 24～ 26. [6]潘策，楊培林，陳曉楠 .基于最優化控制的直流調速系統 .包裝與食品機械， 2021． 21(4)： 21～ 23. [7]吳延華，孟姣茹 .基于最優化 PID控制算法的直流調速系統 .工礦自動化， 2021 (4)： 45～ 48. [8] 孫立功，劉珊中，田