运动控制系统双闭环直流调速系统(3)

2019-04-15 00:09

第二章 初步参数的计算

Rn=KnR0=29.6*40=1186KΩ

Cn=0.0525/Rn=0.0887/186000=74.2nF Con=4Ton/R0=4*0.01/40000=10nF

(6)校核转速超调量 当h=5时,

?Cmax?37.8% Ckb不能满足设计要求,实际上,由于表3是按线性系统计算的,而突加阶跃给定时,ASR饱和,不符合线性系统的前提,应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。 则超调量=8.31%<10% ,能满足.

电流调节器(ACR)的设计

(1)确定时间常数

1)整流装置之后时间常数Ts。按《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》表2—2,三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s.

2)电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms,为了基本滤平波头,应有(1—2)Toi=3.33ms,因此取Toi=2ms=0.002s。 3)电流环小时间常数之和TΣi=Ts+Toi=0.0037s。

(2)选择电流调节器结构

根据设计要求σi%≤5%,并保证稳态电流无静差,可按照典型I系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性的,所以采用PI调节器。其传递函数为:

WACR(s)?Ki?is?1?is

检查对电源电压的抗扰性能: Tl/TΣi=0.031/0.0037=8.31<10

(3)计算电流调节器的参数 电流调节器超前时间常数:

?i=Tl=0.031s

电流环开环增益:要求σi%≤5%时,按表3—1应取KI TΣi=0.5,因此

KI?0.5?135.1s?1 T?i于是,ACR的比例系数为

Ki?KI?iR0.031?0.14?135.1??0.156 ?Ks75?0.05

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第二章 初步参数的计算

(4)校验近似条件 电流环截止频率:

?ci?KI?135.1s?1

校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件

11??196.1s?1 3Ts3?0.0017> ?ci 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

?ci?311?3?50.91s?1

1111??180.78s?1 满足近似条件

3TsToi30.0017?0.0024)计算调节器电阻和电容

电流调节器原理如图2-2所示 ,按所用运算放大器取R0=40KΩ,各电阻和电容值计算如下:

Rn?KnR0?0.156?40K?6.24KCn??on/Rn?(0.031/6240)?106?4.97uFCon?4Ton/R0?0.2uF

图2-7 含给定滤波与反馈滤波的PI 型电流调节器

按照课本参数,电流环可以达到的动态跟随性能指标为

σi%≤4.3%~5% (参考《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》表3— 1.3.5 转速调节器结构的选择

转速环开环传递函数应共有两个积分环节,所以应该设计成典型II系统,系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。

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第二章 初步参数的计算

图2-8转速环等效近似处理后校正成为典型II系统框图

ASR也应该采用PI调节器,其传递函数为: WASR(s)= Kn(τns +1)/τns

Kn-------转速调节器的比例系数; τn------转速调节器的超前时间常数。

选择转速调节器

选用PI调节器,其传递函数为

Kn(?ns?1) WASR(s)?

?ns1?2T?i?2?0.0037s?0.0074s 转速环等效时间常数 KI2.6、确定转速环时间常数

(1)转速环小时间常数T?n。按小时间常数近似处理,取 T?n1??Ton?0.007s4?0.s0?2KI0. 0s2742.7、计算转速调节器的参数

取h=5,则ASR超前时间常数为

?n?hT?n?5?0.0274s?0.137s

转速开环增益为 KN?h?16?2?2?s?159.8s 2222h2T?2?5?0.0274n转速反馈系数为

*Uim???0.03V?min/r

nN所以开环增益为

(h?1?)CeTmKN??8.7

2h?RT?n8

第二章 初步参数的计算

2.8、检验近似条件

转速环截止频率为

?cn?KN?1?KN?n?21.9s?1

电流环传递函数简化条件

1KI?1?63.s7??cn 满足化简条件

3T?i转速环小时间常数近似条件处理条件

1KI?1?27.s4??cn

3Ton2.9、计算转速调节器电阻和电容,转速调节器如图2-3所示。

取R0?40k?,则

Rn?KnR0?8.7?40k??348k? 取350 k?

?nRn?0.137s?0.39?10?6F 取0.4 ?F

350k?

Cn?4Ton4?0.02?6C??F?2?10??2F 取2 ?F on3R040?10

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第三章 控制系统的MALAB仿真与结论

第三章 控制系统的MALAB仿真与结论

3.1双闭环调速系统仿真

在仿真过程中,Matlab设置很多不同的算法,而不同的算法,对仿真出来波形影响很大。

仿真结果如图3-1

图3-2 转速开环调速系统仿真结果

图3-2上部为转速曲线,下部为电流曲线。因为开环系统中没有反馈信号,而电机在带载的一瞬间要有一个做功的过程,也就是建立系统带载状态下的稳定状态的过程,这部分功需要增大电机的电流来补偿,同时也会牺牲一部分动能,也就是电机的转速,所以产生了静态速降。

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