直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　直流電機(jī)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)- 1 -</p><p>　　一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：- 1 -</p><p>　　二、設(shè)計(jì)要求：-

2、1 -</p><p>　　三、設(shè)計(jì)參數(shù)：- 1 -</p><p>　　第二章 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 2 -</p><p>　　一、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖- 2 -</p><p>　　1、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成- 2 -</p><p>　　2、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖-

3、 3 -</p><p>　　二、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型- 5 -</p><p>　　三、按工程方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器- 6 -</p><p>　　1、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)計(jì)算- 6 -</p><p>　　2、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)計(jì)算- 8 -</p><p>　　3 調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)

4、- 10 -</p><p>　　四、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)單閉環(huán)實(shí)驗(yàn)- 11 -</p><p>　　1、原理圖各部分電路- 11 -</p><p>　　2、測(cè)試結(jié)果- 13 -</p><p>　　五、自我評(píng)定- 14 -</p><p>　　參考資料- 15 -</p><p>　　附錄一

5、速度反饋電路原理圖</p><p><b>　　附錄二 元件清單</b></p><p><b>　　第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容： </b></p><p>　　1、根據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。</p><

6、p>　　2、根據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，使用模擬電路元件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求： </b></p><p>　　1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成單閉環(huán)、雙閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性、繪制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)

7、速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器，選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)、利用伯德圖完成系統(tǒng)動(dòng)態(tài)校正、計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定余量γ及GM、計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)、繪制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　設(shè)計(jì)采用模擬調(diào)節(jié)器及MOSFET功率器件實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，繪制控制電路及主電路電路圖</p><p>　　測(cè)試單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形、PWM電壓波形、電機(jī)電流波形、轉(zhuǎn)速反饋波形和直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及控制電路各單元的相關(guān)波形</

8、p><p>　　提交完整的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)、轉(zhuǎn)速電流雙環(huán)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試報(bào)告書</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)：</b></p><p>　　1、直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)：PN=20W、UN=24V、IN=1.5A、nN=3000r/min、電樞電阻Ra=1.8Ω</p><p>　　電樞電感La=9.76mH、GD2

9、=16.68N·cm2、Tm=35ms</p><p>　　2、 測(cè)速發(fā)電機(jī)參數(shù)：Un=80V，nN=3000r/min，PN=16W，IN=200mA，負(fù)載電阻R=400Ω</p><p>　　3、PWM主電路：驅(qū)動(dòng)頻率f≥100kHz，R=2.7+1.8=4.5Ω</p><p><b>　　4、設(shè)計(jì)指標(biāo)</b></p>

10、;<p>　　轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：U *n=10V，Uim=10V，Idm=1.5IN，σi≤5%，σn≤10%。</p><p>　　第二章 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　一、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成</p><p>　　

11、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是由單閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)使用了一個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器組成速度調(diào)節(jié)器可以得到轉(zhuǎn)速的無(wú)靜差調(diào)節(jié)。從擴(kuò)大調(diào)速范圍的角度來(lái)看, 單環(huán)系統(tǒng)已能基本上滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速的要求。但是, 任何調(diào)速系統(tǒng)總是需要啟動(dòng)與停車的, 從電機(jī)能承受的過(guò)載電流有一定限制來(lái)看, 要求啟動(dòng)電流的峰值不要超過(guò)允許數(shù)值。為達(dá)到這個(gè)目的, 采用電流截止負(fù)反饋的系統(tǒng), 它能得到啟動(dòng)電流波形, 見(jiàn)圖2-1中實(shí)線所示。波形的峰值正好達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)所

12、允許的最大沖擊電流, 其啟動(dòng)時(shí)間為。</p><p>　　圖2-1 帶有截止負(fù)反饋系統(tǒng)啟動(dòng)電流波形</p><p>　　實(shí)際的調(diào)速系統(tǒng), 除要求對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整外, 很多生產(chǎn)機(jī)械還提出了加快啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程的要求, 例如可逆軋鋼, 龍門刨床都是經(jīng)常處于正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)的, 為了提高生產(chǎn)率, 要求盡量縮短過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間。從圖2.1啟動(dòng)電流變化的波形可以看到, 電流只在很短的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了最大允許

13、值, 而其他時(shí)間的電流均小于此值, 可見(jiàn)在啟動(dòng)過(guò)程中,電機(jī)的過(guò)載能力并沒(méi)有充分利用。如果能使啟動(dòng)電流按虛線的形狀變化, 充分利用電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力, 使電機(jī)一直在較大的加速轉(zhuǎn)矩下啟動(dòng), 啟動(dòng)時(shí)間就會(huì)大大縮短, 只要就夠了。上述設(shè)想提出一個(gè)理想的啟動(dòng)過(guò)程曲線, 其特點(diǎn)是在電機(jī)啟動(dòng)時(shí), 啟動(dòng)電流很快加大到允許過(guò)載能力值, 并且保持不變, 在這個(gè)條件下, 轉(zhuǎn)速得到線性增長(zhǎng), 當(dāng)開到需要的大小時(shí), 電機(jī)的電流急劇下降到克服負(fù)載所需的電流值,對(duì)應(yīng)這

14、種要求可控硅整流器的電壓在啟動(dòng)一開始時(shí)應(yīng)為, 隨著轉(zhuǎn)速的上升, 也上升, 達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí), 。這就要求在啟動(dòng)過(guò)程中把電動(dòng)機(jī)的電流當(dāng)作被調(diào)節(jié)量, 使之維持在電機(jī)允許的最大值, 并保持不變。這就要求一個(gè)電流調(diào)節(jié)器來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。帶有速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)便是在這種要求下產(chǎn)生的</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)

15、接，如圖2-2所示。這就是說(shuō)把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外邊，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用調(diào)節(jié)器。采用型的好處是其輸出量的穩(wěn)態(tài)值與輸入無(wú)關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要調(diào)節(jié)器提供多么大的輸

16、出值，它就能提供多少，直到飽和為止。</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于最大電流 時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到 后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差，得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。這就是采用了兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個(gè)閉環(huán)的效果。</p><p><b>　　2、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖</b>&

17、lt;/p><p>　　為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，如下圖2-4所示。電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器均為具有限幅輸出的PI調(diào)節(jié)器，當(dāng)輸出達(dá)到飽和值時(shí)，輸出量的變化不再影響輸出，除非產(chǎn)生反向的輸入才能使調(diào)節(jié)器退出飽和。當(dāng)輸出未達(dá)到飽和時(shí)，穩(wěn)態(tài)的輸入偏差電壓總是為零。正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)成總是不會(huì)飽和的，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有時(shí)運(yùn)行在飽和輸出狀態(tài)，有時(shí)運(yùn)行在不飽和狀態(tài)。</p><

18、;p>　　分析靜特性的關(guān)鍵是掌握這樣的PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般存在兩種狀況：①飽和——輸出達(dá)到限幅值。即飽和調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。②不飽和——輸出未達(dá)到限幅值。即PI的作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)總為零。</p><p>　　實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對(duì)于靜特性來(lái)說(shuō)，只有調(diào)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種狀況：</p><p&

19、gt;　?。?）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和：穩(wěn)態(tài)時(shí)，他們的輸入偏差電壓都是零，因此，而得到下圖2-5靜特性的CA段。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和： 輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差的點(diǎn)電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí) ，從而得到下圖2-5靜特性的AB段。</p><p>　　這樣的靜特性顯然比帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性

20、好。然而，實(shí)際上運(yùn)算放大器的開環(huán)放大系數(shù)并不是無(wú)窮大，特別是為了避免零點(diǎn)漂移而采用“準(zhǔn)PI調(diào)節(jié)器”時(shí)，靜特性的兩段實(shí)際上都N略有很小的靜差，見(jiàn)圖2-5的虛線。</p><p>　　圖2-5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 </p><p>　　ASR主導(dǎo)，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差</p><p>　　ACR主導(dǎo)，表現(xiàn)為電流無(wú)靜差（過(guò)電流保護(hù)）</p><p&

21、gt;　　二、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型</p><p>　　在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即可繪出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖2-6所示。</p><p>　　圖中WASR(s)和WACR(s)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。如果采用PI調(diào)節(jié)器，則有</p><p>　?。?-1）（2-2）<

22、;/p><p>　　雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程示于下圖。</p><p>　　由于在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖2-7中標(biāo)明的I、II、III三個(gè)階段.</p><p>　　三、按工程方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器</p><p>　　圖2-8 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

23、的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　T0i — 電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) T0n — 轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) </p><p>　　a電流調(diào)節(jié)器的作用：</p><p>　?。?）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過(guò)程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。</p><p>　?。?）對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作

24、用。</p><p>　?。?）在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程。</p><p>　?。?）當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。這個(gè)作用對(duì)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來(lái)說(shuō)是十分重要的。</p><p>　　b轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用：</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)速調(diào)

25、節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n 很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。</p><p>　?。?）對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。</p><p>　?。?）其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。</p><p>　　1、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　1-1確定時(shí)間常數(shù)&

26、lt;/b></p><p>　　流裝置滯后時(shí)間常數(shù) </p><p>　　流濾波時(shí)間常數(shù)三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是為了基本濾平波頭應(yīng)有 因此取 。</p><p>　　電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)。</p><p>　　流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。</p><p>　　1-2選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)</p><

27、;p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，并保證穩(wěn)態(tài)電流誤差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性的，可用PI型電流調(diào)節(jié)器，傳遞函數(shù)為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能 （2-4）</p><p>　　參照表2—3的典型Ⅰ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能是可接受的。</p>

28、<p>　　1-3計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：。(2-5)</p><p>　　電流開環(huán)增益：要求時(shí)，取，</p><p><b>　　電流調(diào)節(jié)器參數(shù)</b></p><p>　　電流開環(huán)增益：要求時(shí)</p><p><b>　　(2-6)

29、</b></p><p>　　因此 (2-7)</p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　于是，ACR的比例系數(shù)為</p><p><b>　　(2-9)</b></p><p><b>　　1-4校驗(yàn)近似條件</b

30、></p><p>　　電流環(huán)截止頻率 ： </p><p>　　PWM裝置傳遞函數(shù)的近似條件</p><p><b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件</p><p>　　（2-10） </p>

31、<p><b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件</p><p>　?。?-11） </p><p><b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　1-5 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容</p><p>

32、　　由圖2-9，按所用運(yùn)算放大器取，各電阻和電容值為</p><p>　　, 取 </p><p>　　，取 </p><p><b>　　取 </b></p><p>　　按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為，滿足設(shè)計(jì)要求。</p>

33、<p>　　2、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　2-1確定時(shí)間常數(shù)</b></p><p>　　（1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/KI。由前述已知，，則</p><p>　?。?-12） </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)，根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取.</p>

34、<p>　?。?）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取</p><p>　　（2-13） </p><p>　　2-2 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為</p><p>　　（2-14） </p><p>

35、;　　2-3 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)</p><p>　　按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為</p><p>　?。?-15） </p><p><b>　　則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益</b></p><p><b>　?。?-16）</b&

36、gt;</p><p>　　可得ASR的比例系數(shù)為</p><p>　　（2-17） </p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。 （2-18）</p><p><b>　　2-4檢驗(yàn)近似條件</b></p>&

37、lt;p><b>　　轉(zhuǎn)速截止頻率為：</b></p><p>　?。?-19） </p><p>　?。?）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為：</p><p>　　滿足簡(jiǎn)化條件。 （2-20）</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為：</p><p>　　滿足近似條件

38、。 （2-21） </p><p>　　2-5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容</p><p>　　根據(jù)圖2-10 所示，取，則</p><p>　　圖2-10含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器</p><p>　　2-6校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量</p><p>　　當(dāng)h=5時(shí)，查表2-6【1】典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指

39、標(biāo)得，，不能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上，查表2-6【1】按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。計(jì)算超調(diào)量。</p><p>　　設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù)，已知，，，， ， ，。當(dāng)時(shí)，由附表6.4查得，而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 </p><p>　　(2-22） </p

40、><p>　　調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 </p><p>　　為基準(zhǔn)值，對(duì)應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速。</p><p>　　根據(jù)式（2-21）計(jì)算得</p><p><b>　　滿足設(shè)計(jì)要求。</b></p><p>　　3 調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)</p><p><b&g

41、t;　　，其中;</b></p><p>　　代入已求數(shù)據(jù)得；應(yīng)用MATLAB編程畫伯德圖：</p><p><b>　　其程序?yàn)椋?lt;/b></p><p>　　num=[212.7,15088.5];</p><p>　　den=[0.00282,1,0,0];</p><p>　　

42、bode(num,den)</p><p>　　[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(num,den)</p><p><b>　　Gm =Inf</b></p><p>　　Pm =41.1284</p><p><b>　　Wcg =Inf</b></p><p>

43、;　　Wcp =197.4600</p><p><b>　　故系統(tǒng)穩(wěn)定</b></p><p>　　圖2-11 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)伯德</p><p>　　四、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)單閉環(huán)實(shí)驗(yàn)</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，采用了速度反饋脈寬調(diào)制直流調(diào)速做了實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　1、原理圖各部分電路

44、</p><p>　　1-1調(diào)制波（電壓給定）電路如下圖</p><p>　　圖2-12電壓給定電路</p><p>　　1-2基波（三角波）產(chǎn)生電路如下圖所示</p><p>　　圖2-12基波產(chǎn)生電路</p><p>　　1-3脈沖產(chǎn)生電路如下圖所示</p><p>　　圖2-13比較波產(chǎn)生

45、電路</p><p>　　1-4 速度反饋電路</p><p>　　圖2-14速度反饋電路</p><p><b>　　1-5主電路</b></p><p><b>　　圖2-15主電路</b></p><p><b>　　2、測(cè)試結(jié)果</b></

46、p><p>　　2-1方波及三角波測(cè)試結(jié)果</p><p>　　圖2-16、UPC4570—1端口輸出電壓波形 圖2-17、UPC4570—7端口輸出電壓 波形</p><p>　　2-2比較器產(chǎn)生波形</p><p>　　圖2-18、LM311輸出電壓波形 圖2-19、調(diào)節(jié)占空比后的LM311輸出電壓波形</p&g

47、t;<p>　　圖2-20、74HC08與門輸出電壓波形 圖 2-21、TD62084輸出端A+、B-波形</p><p><b>　　五、自我評(píng)定</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)共分為兩部分--雙閉環(huán)設(shè)計(jì)部分和單閉環(huán)實(shí)驗(yàn)部分，每部分的設(shè)計(jì)心得如下：</p><p>　　在設(shè)計(jì)部分。由于課上講的是晶閘管觸發(fā)整

48、流電路，PWM變換器的電路缺少現(xiàn)成的例題可以仿照。在查閱了大量的資料后，并且經(jīng)過(guò)和同學(xué)的深刻討論，課下請(qǐng)教老師后才算出了調(diào)節(jié)器的參數(shù)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)我們很好的復(fù)習(xí)了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)直流調(diào)速部分的內(nèi)容，對(duì)于直流電機(jī)的無(wú)靜差調(diào)速有了更深刻的感官上的理解。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)部分。由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的限制，我們用面包板搭制了速度反饋的調(diào)速電路，在這個(gè)過(guò)程中不僅僅是動(dòng)手能力有了很大的提高，而且對(duì)于書本上理論值和現(xiàn)實(shí)的效果之

49、間的差距也有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。由于時(shí)間有限，可以說(shuō)我們的實(shí)驗(yàn)還不算很成功，總結(jié)如下：</p><p>　　首先，通過(guò)老師的講解，了解了原理圖各部分的功能，對(duì)方波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、死區(qū)時(shí)間一些電路結(jié)構(gòu)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　在試驗(yàn)中我們采取了分部操作，即搭好一塊電路，檢測(cè)一塊電路，先是方波的產(chǎn)生，隨后是三角波，在三角波這一環(huán)節(jié)中我們遇到了問(wèn)題：在老師給定的電容值范圍內(nèi)，積

50、分不夠，只能產(chǎn)生梯形波，于是就并聯(lián)電容，直到產(chǎn)生方波。實(shí)際用到的電容比老師給定的最大參考電容大出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。后來(lái)請(qǐng)教老師才知道是面包板接觸不良所致。</p><p>　　在搭到反向電路時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的信號(hào)并不反向，仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，基波信號(hào)和調(diào)制波信號(hào)給錯(cuò)，調(diào)整后正常。</p><p>　　在示波器檢測(cè)脈沖信號(hào)時(shí)有許多的尖峰。波形并不完美。</p><p>　　由于時(shí)間限

51、制，我們只做到產(chǎn)生脈沖后實(shí)驗(yàn)室就要關(guān)門了。非常遺憾的結(jié)束了實(shí)驗(yàn)，我想以后有機(jī)會(huì)的話，還要重新完整的做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　[1] 陳伯時(shí).運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[2] 樊立萍.電力電子技術(shù).北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2006</p>&

52、lt;p>　　[3] 王建輝.自動(dòng)控制原理.北京:清華大學(xué)出版社,2007</p><p>　　[4] 華成英.模擬電子技術(shù).北京:高等教育出版社,2006</p><p>　　[5] 閻石.數(shù)字電子技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社,2007</p><p>　　[6] 顧繩谷.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007</p><p>