直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)--自動化專業(yè)畢業(yè)論文-PPT答辯用課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,基于MATLAB直流電機雙閉環(huán),調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計,班 級：自11-12 班,姓 名：隋 巖,指導教師：楊 莉,基于MATLAB直流電機雙閉環(huán),1,許多生產(chǎn)機械要求在一定的范圍內(nèi)進行速度的平滑調(diào)節(jié)，并且要求具有良好的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能。而直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好以及具有良好的動態(tài)性能，在高性能的拖動技術(shù)領(lǐng)域中，相當長時期內(nèi)幾乎都采用直流電力拖動系統(tǒng)。,直流調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)發(fā)展和具體形式可分為開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)、和本次設(shè)計所采用的雙閉環(huán)控制系統(tǒng),。,圖1,直流調(diào)速系統(tǒng)的組成,許多生產(chǎn)機械要求在一定的范圍內(nèi)進行速度的平,2,目 錄,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計,3,.,直流電動機雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理,2,.,緒 論,1.,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析,4,.,目 錄 雙閉環(huán)直流調(diào)速,3,第一部分,緒 論,本設(shè)計的調(diào)速方案本質(zhì)上是改變電樞電壓調(diào)速，該調(diào)速方法可以實現(xiàn)大范圍平滑調(diào)速，是目前直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要調(diào)速方案。但其中的開環(huán)運行性能遠遠不能滿足電動機在具體工作環(huán)境中的要求。,由PI調(diào)節(jié)器控制的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，就能夠得到較好的穩(wěn)定性和靜差率。但如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求起制動、突加負載動態(tài)速降小,的機械，并不能充分按照理想指標來控制電流和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)過程。,第一部分 緒 論 本設(shè)計的調(diào)速,4,第二部分,直流調(diào)速系統(tǒng)性能指標,一、穩(wěn)態(tài)性能指標,（1）調(diào)速范圍,（2）靜差率,二、動態(tài)性能指標,（1）上升時間,（2）超調(diào)量與峰值時間,（3）調(diào)節(jié)時間,三、抗擾性能指標,（1）動態(tài)降落,（2）恢復時間,直流電動機雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理,第二部分直流調(diào)速系統(tǒng)性能指標 直流電動機雙閉環(huán)直流調(diào)速,5,第二部分,直流電動機雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理,圖2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)圖,（1）,飽和輸出達到了限幅值。即當調(diào)節(jié)器飽和時，輸出是恒定不變的，此時輸出量不會受到輸入量變化的影響。,（2）,不飽和輸出未達到限幅值。當調(diào)節(jié)器處于不飽和狀態(tài)，由于PI的存在，使得穩(wěn)定狀態(tài)下的輸入偏差電壓恒為零,第二部分 直流電動機雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖2 雙閉,6,第二部分,直流電動機雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理,圖3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖,第二部分 直流電動機雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖3 雙,7,第三部分,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計,工程設(shè)計,設(shè)計要求及指標,采用晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，其基本數(shù)據(jù)為：,直流電動機：=440V，=365A，=950r/min，=0.04,電樞電路總電阻R=0.0825,電樞電路總電感L=3.0mH,電流允許過載倍數(shù)=1.5，,折算到電動機飛輪慣量GD2=20Nm2。,晶閘管整流裝置放大倍數(shù)=40，滯后時間常數(shù)=0.0017s,電流反饋系數(shù)=0.0274V/A(10V/1.5IN),轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=0.0158V min/r(10V/),濾波時間常數(shù)取=0.002s，Ton=0.01s,調(diào)節(jié)器輸入電阻Ra=40k,設(shè)計指標,(1)穩(wěn)態(tài)指標:無靜差,(2)動態(tài)指標:電流超調(diào)量5%；采用轉(zhuǎn)速微分負反饋使轉(zhuǎn)速超調(diào)量等于0。,第三部分 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計工程設(shè)計,8,第三部分,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計,電流環(huán)仿真模型,第三部分 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計電流環(huán)仿真模型,9,第三部分,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型,第三部分 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿,10,第四部分,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析,本次設(shè)計的仿真結(jié)果基本上符合起動要求，只是上升時間和超調(diào)量有差距，由系統(tǒng)階躍響應(yīng)主要由PI控制器進行調(diào)節(jié)，本圖所示的仿真是按照設(shè)計結(jié)果中設(shè)定的KT=0.5.,圖4 電流環(huán)仿真結(jié)果,第四部分雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析 圖4 電流,11,第四部分,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析,本次設(shè)計的仿真結(jié)果基本上符合起動要求，只是上升時間和超調(diào)量有差距，由系統(tǒng)階躍響應(yīng)主要由PI控制器進行調(diào)節(jié)，本圖所示的仿真是按照設(shè)計結(jié)果中設(shè)定的KT=0.5.,圖5 電流環(huán)無超調(diào)仿真結(jié)果,若以,KT=0.25,的關(guān)系式按照典型,I,型系統(tǒng)的設(shè)計方法,，則,得到新的,如,圖所示的仿真圖,。,第四部分雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析 圖5 電流,12,第四部分,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析,本次設(shè)計的仿真結(jié)果基本上符合起動要求，只是上升時間和超調(diào)量有差距，由系統(tǒng)階躍響應(yīng)主要由PI控制器進行調(diào)節(jié)，本圖所示的仿真是按照設(shè)計結(jié)果中設(shè)定的KT=0.5.,圖5 電流環(huán)超調(diào)量大仿真結(jié)果,再按照,KT=1,再次修改仿真模型中的PI調(diào)節(jié)器部分，同樣得,到左側(cè),仿真圖,。,第四部分雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析 圖5 電流,13,第四部分,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析,對比以上三幅仿真圖可知，與KT=0.5的基本設(shè)定相比，當KT=0.25時，系統(tǒng)無超調(diào)但上升時間比第一幅圖長，當KT=1時，系統(tǒng)超調(diào)變大，上升時間也有所縮短。,究其原因，實則還是電流調(diào)節(jié)器系統(tǒng)受到電動機反電動勢的影響，對于按照典型I系統(tǒng)設(shè)計的ACR PI調(diào)節(jié)器來說，當出現(xiàn)階躍擾動時，能夠?qū)崿F(xiàn)無靜差，而若出現(xiàn)斜坡擾動時，則無法消除其所產(chǎn)生的系統(tǒng)靜差。在電流恒升速階段出現(xiàn)的擾動即電動機的反電動勢，正是一個線性遞增的斜坡擾動，因此，系統(tǒng)無法做到無靜差。,第四部分雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析 對比以上,14,第四部分,雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析,本次設(shè)計的仿真結(jié)果基本上符合起動要求，只是上升時間和超調(diào)量有差距，由系統(tǒng)階躍響應(yīng)主要由PI控制器進行調(diào)節(jié)，本圖所示的仿真是按照設(shè)計結(jié)果中設(shè)定的KT=0.5.,給定輸入為階躍響應(yīng)，從左圖仿真結(jié)果可以看出，穩(wěn)態(tài)時仿真系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)對給定轉(zhuǎn)速的良好跟隨，且穩(wěn)態(tài)無靜差。,圖6 電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)仿真結(jié)果,第四部分雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與分析 給定,15,16,結(jié) 論,在本次設(shè)計中，通過對直流調(diào)速系統(tǒng)中的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的簡介和存在問題的剖析，引出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的可行性和重要性,。,通過對雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理的分析，得出本次設(shè)計的基本目標和采用的方法-工程設(shè)計法,。,在工程設(shè)計的過程中，,通過,對系統(tǒng)進行典型化處理，得到在本次設(shè)計中電流環(huán)典型,I,的PI調(diào)節(jié)器,和,轉(zhuǎn)速環(huán)典型,II,型PI調(diào)節(jié)器，然后再根據(jù)給出的設(shè)計參數(shù)來計算出兩個調(diào)節(jié)器的具體參數(shù),。,最后就是校驗設(shè)計結(jié)果能否滿足要求。最后是在MATLAB 矩陣設(shè)計中的SIMULIK環(huán)境下進行仿真。,16結(jié) 論在本次設(shè)計中，通過對直流調(diào)速系統(tǒng)中的開環(huán)直流調(diào),16,謝謝,That,s all for today.,Please support me!,未完待續(xù),謝謝 Thats all for today.未完待,17,