孙啸：某冷轧机主传动直流调速系统设计
6.3.2 转速调节器ASR的参数计算
转速调节器ASR的参数包括驱动Kn和?n，在这里我们不考虑负载扰动的影响，根据图6-6可以得出的简化后的转速调节器ASR的动态结构图，计算过程如下：
KN?Kn?Rh?1?22
?n?CeTm2hT?i(h?1)?CeTm
2hArT??(6-13)
Kn?(6-14)
?n?hT?n。
Ui*?+ Kn(?nS?1)S2(T?iS?1)It 图 6-7简化后的转速环动态结构图
飞轮惯量GD2为：根据设计提供的参数可知该直流电动机J?79kg?m2，根据公式可得：GD2?4?9.81?7.9?310N?m2。
当直流电动机在额定励磁时的电动势与转速的比值Ce为：
Ce?UN?INRa220?462?0.0226??0.3954V?minr nN530(6-15)
当直流电动机在额定励磁时的转矩与电流的比值Cm为： 3030Cm?Ce??0.3954?3.7758N.mA
??*在我们取直流电动机最高转速时的给定电压Umn时，电流的反馈系数?为：
**UmnUmn????100?0.019V?minr
nmaxnN530(6-16)
(6-17)
我们在这里选取Ton值为：Ton?0.02s，其被称为转速反馈的滤波时间常数，是一个与
结构有关的固定的值。
直流电动机的机电时间常数Tm为：
2GD?620?0.054Tm??0.06s
375CeCm375?0.03954?3.7758(6-18)
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铜陵学院毕业设计（论文）
小惯性环节的时间常数之和T?n为：
T?n?Ton?0.382T?i0.002?0.382?0.00367?0.0214s
根据最小准则可以选取转速调节器ASR的值：h=5，经过计算可得：
Kn?h?15?1??0.0214s 2h2T?2n2?52?0.02142Kn?(h?1)?CeTm
2hArT??(6-19)
(6-20)
(6-21)
?n?hT?n?5?0.0214?0.107s
转速调节器ASR也采用型号为BG305的集成运算放大器组成，这里要使R1?R2，我们取R0?20k?，这样就可以得到转速调节器ASR的各项参数值为：
Rn?0.5KnR0?0.5?5.6?20?56k?
Cn?(6-22) (6-23)
?nRn?0.107?1.91uF
56?103Con?4Ton4?0.02??4uFR020?103
(6-24)
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根据上述计算我们实取：R?0.47k?，Rp2?407k?，Rn?56k?，Cn?2uF，图6-8为转速调节器的结构图：
?R02R02R0R022图 6-8转速调节器ASR的原理图
6.4 调速系统动态指标计算
(1) 调速系统的退饱和超调量?n%
因为速度环ASR导致在直流电动机在刚开始会出现饱和限幅，在此时直流电动机的转速n的变化规律如下图6-9所示：
图 6-9系统起动过程的动态特性
根据上图可以得到双闭环直流调速系统在刚开始运行时有以下三个特性：
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① 饱和非线性控制； ② 转速超调；
③ 准时间最优控制。 由下式可得?n%为：
?n%??nmax?nC?(max)?kb n?Ckbn?(6-25)
在这里我们取(?nmax)?81.2%，根据公式Ck为： CkbCkb?2(Idm?IL)RT?n
CTm(6-26)
我们设系统处于无相位控制下的无空载电状态中，则IL?0，代入上式中可以得到：
2?2?462?0.054?0.0214Ckb??90rmin (6-27)
0.395?0.06将上述参数代入上式中可得：
90(6-28) ?n%?81.2??13.8%
530我们在调速系统中安置了给定积分器GI，在生产过程中的超调量会比13.8%小很多。
(2) 调速系统的过渡时间ts
动态响应的恢复时间tf为：tf?8.8?Tin?8.8?0.0214?0.1883s 恒电流起动所需的时间t2为：
t2?CeTmn?0.3954?0.06?530??0.252s R?IN0.054?2?462(6-29)
由上述数据可得：ts?tf?t2?0.44s。
根据(1)(2)中的计算可得，系统的退饱和超调量以及过渡过程时间直接受到转速环和电流环的反馈滤波时间T?和Toi大小左右。
(3) 调速系统的相角稳定裕度?
(6-30) ??180???(wc)?180??(?180??arctghT?nWc?arctgT?nWc) 根据Mm最小准则可以选取转速调节器ASR的值：h=5，经过计算可得：
??arctg(5?0.60?arctg0.6)?40.6?。
到这里，本直流调速系统的设计已完成。根据对系统的各项参数的计算，本系统的设计已满足预期的要求，本次设计到此全部结束。
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结论
本设计为V-M直流调速系统的设计，通过控制三相桥式全控整流电路将三相交流电变换为直流电起到控制直流电动机的作用，并通过三相桥式电枢反并联可逆线路来实现电路的可逆性，根据设计要求通过对主电路的主要装置，如整流装置与控制系统等的参数的计算，选取了合适的部件并对保护单元的设计进行了一定的研究，保证了整个系统的稳定运行，最终完成了本次设计，达到了设计提出的要求。
本次设计是在理想环境下实现的，在真正的运行过程中，难免会存在很多的干扰，想要完全消除干扰是几乎不可能的，只有尽力的减小干扰对系统的影响，在本设计中也考虑到了这种情况，设置了对抗干扰的模块，力求减小干扰对系统稳定运行的影响。
通过本次的毕业设计，我已经基本掌握了晶闸管直流双闭环调速系统的原理与调速方法，此次毕业设计使我受益良多。第一，我了解了直流调速的发展历史，对直流调速的发展有了充分的认识；第二，我了解到了直流调速的优点与缺点，要想使用一个东西，最先就是要了解它的优点与缺点，这样才能够做到趋利避害，将其用在合适的地方；第三，通过本次直流调速系统的设计，使我对其的掌握进一步加深，对后来的交流调速系统的学习大有裨益，交流调速近来发展势头迅猛，大有取代直流调速的势头，学习并掌握它对我们每个人来所说都是很重要的。
本次毕业设计是对我专业知识和知识运用能力一次试炼和巩固，把大学期间学习的许多零碎的知识都结合了起来，为了我以后步入社会的学习与工作打下了坚实的基础。但同时在我完成毕业设计期间也暴露出了许多的问题，如Word软件使用的并不熟练，电路图原理图与系统结构框图不会使用电脑制图，专业知识的缺失等。以后我会更加努力学习那些未知的领域，增长自己的知识储备，做一个有用的人。
到这里，本次毕业设计已经基本完成了。回头看看身后的足迹，其中的汗水与收获在脑中闪过，一开始真的不知道该怎么写、不知所措，到渐入佳境，再到后来逐渐弄明白了论文的全部。经过过去接近半年的辛苦奋斗，毕业论文的写作工作还是完成了，现在想起来，真的是感慨万千，感谢每一个帮助过我的人，你们在我最困难的时候帮助了我，真得很感谢。
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