运动控制期中作业 9页

运动控制期中作业\n电流调节器的设计：（1）确定时间常数：1）给定PWM开关频率为5KHz，整流装置滞后时间常数Ts，Ts=1/f=1/5000=0.0002s2）电流滤波时间常数Toi，取Toi=0.002s=2ms。3）电流环小时间常数之和T∑i。按小时间常数近似处理，取T∑i=Ts+Toi=0.0022s。（2）选择电流调节器结构：根据设计要求σi≦5%，并保证稳态电流无差，可按典型Ⅰ系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数式：WACR(S)=。检查对电源电压的抗扰性能：Tl/T∑=≈9.1，参看表3‐2的典型Ⅰ型系统动态抗扰性能，都是可以接受的。（3）计算电流调节器的参数电流调节器超前时间常数：τi=Tl=0.02s电流环开环增益：要求σi≦5%时，根据表3-1，应取KIT∑i=0.5，因此KI==s-1≈227.27s-1于是ACR的比例系数为Ki=KI=227.27s-1τi=0.02sR=0.5Ωλ=1.5所以最大允许电流为：Idm=1.5×Inom=204A,给定Uim*=10V,则β==≈0.05取晶闸管放大系数Ks=40将以上数据带入Ki公式内即可求出Ki≈1.136(4)检验近似条件电流环截止频率:ωci=KI=227.27s-11)校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件:Wci≤=s-1≈1666.7s-1﹥ωci满足近似条件2）校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：ωci≧33=3×\nTm=Ce==0.132Cm=Ce=1.26Tm=≈0.183=3×=50＜ωci满足近似条件3）检验电流环小时间常数近似处理条件ωci≤=×s-1≈527.046s-1＞ωci满足近似条件（5）计算调节器电阻和电容：电流调节器原理图如下图示，按所运用放大器取R0=40KΩ,各电阻和电容值计算如下：Ri=Ki×R0=1.136×40=45.44KΩ取45KΩCi==0.44×10﹣6F=0.44υF取0.44υFCoi==0.2×10﹣6F=0.2υF取0.2υF按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为σ％=4.3％＜5％满足设计要求含给定滤波和反馈滤波的PI型电流调节器电路图：MATLAB仿真及仿真结果\n转速调节器的设计：（1）确定时间常数：1）电流环等效时间常数1/KI。已知取KIT∑i=0.5，则1/KI=2T∑i=2×0.0022s=0.0044s2）转速滤波时间常数Ton。根据测速发电机纹波情况，取Ton=0.01s。3）转速环小时间常数T∑n。按小时间常数近似处理，取T∑n=1/KI+Ton=0.0144s（2）选择转速调节器结构按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数：WASR(S)=（3）计算转速调节器参数\n按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为τn=hT∑n=5×0.0144s＝0.072s转速开环增益为：KN=≈578.7s-2于是，可以求得ASR的比例系数为：Kn=β=0.05α===0.007Ce=0.132Cm=1.26Tm=0.18所以，Kn==14.1（4）检验近似条件转速环截止频率为：ωcn==KNτn=578.7×0.072=41.7s-11）电流环传递函数简化条件=107.13s-1＞ωcn满足简化条件2）转速环小时间常数近似处理条件=50.25s-1＞ωcn满足近似条件（5）计算调节器电阻和电容转速调节原理图如下图所示，取R0=40KΩ，则Rn=KnR0=14.1×40=565.7KΩ取560KΩCn=≈0.9υF取0.9υFCon=≈1υF取1υF（6）校核转速超调量=2（）（λ－z）\n当h=5时，=81.2%，z=0，T∑n=0.0144s，Tm=0.18，Ce=0.132=6.12%＜10%经过以上参数的计算，则此系统能满足设计要求。MATLAB仿真及仿真结果\n（二）系统原理图的设计：1）供电电源电路图:本次设计采用桥式可逆PWM变换电路供电，PWM逆变器的直流电源由交流电网经不控的二极管整流器产生，并采用大电容Co滤波，以获得恒定的直流电压Us。由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电动机制动时只好对滤波的电容充电，这时电容器两端电压升高称作泵升电压。为了限制泵升电压，用镇流电阻Rz消耗掉这些能量，在泵升电压达到允许值时接通Vtz。给定基准电源此电路用于产生±15V电压作为转速给定电压以及基准电压，如下图所示：\n电路总的原理图心得体会：经过一个月的学习，我们完成了电流双闭环调速系统的课程设计，其中对双闭环系统有了更深刻的认识，对直流环和转速环的认识有了进一步的加深，在课堂上虽然理解了，但是在实际的应用中仍然会力不从心。本次课程设计时，感觉比较难做的还是系统总的原理图设计，和使用protel画原理图，在设计系统原理图的过程中，有很多不会做的，然后就查找书籍或者请教同学，去解决问题，当然其中也有很多地方走了不少的弯路，最后虽然做完了，但是感觉并不是那么好，但是看着自己的劳动成果，还是挺高兴的！\n本次设计过程中，我们用了protel和MATLAB进行画图和系统的仿真，对这两款的软件使用起来更加的得心应手了。本次设计，我的收获还是相当大的，学会了独立的去解决很多问题，而且对画图和仿真的方法也有了很好的理解。参考文献1.陈伯时电力拖动自动控制系统（第2版）机械工业出版社1991.42.孙树朴李明王勉华。电力电子技术中国矿业大学出版社2000.7