《MATLAB原理及应用》
基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真
学院：电气与控制工程学院
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一、设计参数
设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动，已知电动机参数为：
额定功率200W ； 额定转速48V ； 额定电流4A ； 额定转速=500r/min ； 电枢回路总电阻8=R Ω； 允许电流过载倍数λ=2； 电势系数=e C 0.04Vmin/r ； 电磁时间常数=L T 0.008s ； 机电时间常数=m T 0.5；
电流反馈滤波时间常数=oi T 0.2ms ； 转速反馈滤波时间常数=on T 1ms ；
要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压==*
*im nm
U U 10V ； 两调节器的输出限幅电压为10V ； PWM 功率变换器的开关频率=f 10kHz ； 放大倍数=s K 4.8。
试对该系统进行动态参数设计，设计指标： 稳态无静差； 电流超调量≤i σ5%；
空载起动到额定转速时的转速超调量σ ≤ 25%； 过渡过程时间=s t 0.5 s 。
二、设计过程
1、稳态参数计算
根据两调节器都选用PI 调节器的结构，稳态时电流和转速偏差均应为零；
两调节器的输出限幅值均选择为10V
电流反馈系数；*nom 10 1.25/24im U V
V A I A
βλ===?
转速反馈系数：*100.02min/500/min nm nom U V
n V r
n r ===?
2、电流环设计 1) 确定时间常数
电流滤波时间常数0.2oi T ms =，按电流环小时间常数环节的近似处理方法，
则
s T T T oi s i 0003.00002.00001.0=+=+=∑
2）选择电流调节器结构
电流环可按典型Ⅰ型系统进行设计。电流调节器选用PI 调节器，其传递函
数为
1
()i ACR i
i s G s K s
ττ+= 3）选择调节器参数
超前时间常数：i τ=T L =0.008s
电流环超调量为5%i σ≤，电流环开环增益：取0.5i i K T ∑=，则
0.50.5
1666.670.0003
I i K T ∑=
== 于是，电流调节器比例系数为
0.0088
1666.6717.7781.25 4.8
i i I s R K K K τβ?=?
=?=? 4）检验近似条件
电流环截止频率1666. 67 1/ci I K s ω== （1）近似条件1：13ci s
T ω≤
现在
113333.3330.0003
ci s T ω==＞，满足近似条件。
（2）近似条件2：≥ci ωL
m T T 1
3
现在L m T T 1
3
==47.43 s ci T T 1 31≤ ω 现在 oi s T T 131=0002 .00001.0131?=2357.02>ci ω，满足近似条件。 5）MATLAB 仿真 (1) 电流环给定阶跃响应的MATLAB 仿真 经过小参数环节合并的电流环动态结构图如下： 经过小参数环节合并的电流环单位阶跃响应曲线 未经过小参数环节合并的电流环动态结构图如下： 未经过小参数环节合并的电流环单位阶跃响应曲线 未经过小参数环节合并的电流环开环频率特性曲线 3、转速环设计 1）确定时间常数 电流环的等效时间常数：2i T ∑=0.0006s 转速滤波时间常数：T on =1ms=0.001， 转速环小时间常数近似处理：n T ∑=2i T ∑+ T on =0.0006+0.001=0.0016s 2）选择转速调节器结构 由转速稳态无静差要求，转速调节器中必须包含积分环节；又根据动态要求，应该按典 型Ⅱ型系统校正转速环，因此转速调节器应该选择PI 调节器，其传递函数为 s s K s W n n n ASR ττ1 )(+= 3）选择调节器参数 要求空载起动到额定转速时的转速超调量σ ≤ 25%，取h=10，则转速调节器的超前时间常数为 n τ=h ·T n ∑=10?0.0016=0.016s 转速环开环增益 2 221n N T h h K ∑+= =221012100.0016 +??=21484.4 1/2 s 于是，转速调节器比例系数为 n m e n RT h T C h K ∑+= αβ2)1(=(101) 1.250.040.5 2100.0280.0016+???????=53.71 4）校验近似条件 转速环的开环截止频率为 cn ω= 1 ωN K =N K ·n τ=21484.4?0.016=343.75 1/s (1) 近似条件1：cn ω ≤ i T ∑51 现在 i T ∑51=0003 .051?=666. 67>cn ω，满足近似条件。 (2) 近似条件2：on i cn T T ∑≤2131 ω 现在， on i T T ∑21 31=001 .00006.0131?=430.33 >cn ω，满足近似条件。 （5）MATLAB 仿真 1) 经过小参数环节合并的转速环动态结构图如下： 经过小参数环节合并的转速环单位阶跃响应 经过小参数环节合并的转速环开环频率特性曲线 2）未经过小参数环节合并的转速环动态结构图如下： 未经过小参数环节合并的转速环单位阶跃响应曲线 未经过小参数环节合并的转速环开环频率特性曲线3）转速电流双闭环直流调速系统Simulink仿真动态结构图如下： 转速电流双闭环直流调速系统开环频率特性曲线 阶跃信号输入转速输出过度过程曲线 由上述曲线可知，转速和电流超调量都满足指标要求。 阶跃信号输入电流输出过渡过程曲线 阶跃信号输入转速调节器输出过渡过程曲线 阶跃信号输入电流调节器输出过渡过程曲线 仿真结果分析： 根据设计结果的模拟仿真，可以得到设计的调节系统稳态时转速无误差。可以看出：作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。 双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善。在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。 在实际系统中，电网电压的波动和外负载的波动会对系统的超调与稳定有一定的影响，在仿真的时候可以加以考虑，最终可以看出系统对于外界干扰的协调能力很强。 双闭环直流电机调速系统的SIMULINK仿真实验 魏小景张晓娇刘姣 （自动化0602班） 摘要：采用工程设计方法对双闭环直流调速系统进行设计，选择调节器结构，进行参数的计算和校验;给出系统动态结构图，建立起动、抗负载扰动的Matlab Simulink 仿真模型.分析系统起动的转速和电流的仿真波形 ,并进行调试 ,使双闭环直流调速系统趋于合理与完善。 关键词:双闭环调速系统;调节器;Matlab Simulink建模仿真 1.引言 双闭环直流调速系统是目前直流调速系统中的主流设备，具有调速范围宽、平稳性好、稳速精度高等优点，在理论和实践方面都是比较成熟的系统，在拖动领域中发挥着极其重要的作用。由于直流电机双闭环调速是各种电机调速系统的基础，直流电机双闭环调速系统的工程设计主要是设计两个调节器。调节器的设计一般包括两个方面:第一选择调节器的结构,以确保系统稳定,同时满足所需的稳态精度. 第二选择调节器的参数,以满足动态性能指标。本文就直流电机调速进行了较系统的研究，从直流电机的基本特性到单闭环调速系统，然后进行双闭环直流电机设计方法研究，最后用实际系统进行工程设计，并采用Matlab/Sim-ulink进行仿真。 2.基本原理和系统建模 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,在系统中设置了两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串联连接. 把转速调节器ASR 的输出当作电流调节器ACR 的输入,再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置GT ,TA为电流传感器,TG 为测速发电机. 从闭环结构上看,电流调节环在里面,叫做内环,转速调节环在外边叫做外环,这样就形了转速、 图1 直流电机双闭环调速系统的动态结构图 双闭环直流调速系统设计及仿真 一转速、电流双闭环控制系统 一般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态[1]。这种理想的起动过程如图1所示。 n n t 图1 转速调节系统理想起动过程 为实现在约束条件快速起动，关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。根据反馈控制规律，要控制某个量，就要引入这个量的负反馈。因此很自然地想到要采用电流负反馈控制过程。这里实际提到了两个控制阶段。起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈；稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。如何才能做到使电流、转速两种负反馈在不同的控制阶段发挥作用呢？答案是采用转速、电流双闭环控制系统。如图2所示。 图2 双闭环直流调速控制系统原理图 参考双闭环的结构图和一些电力电子的知识，采用机理分析法可以得到双闭环系统的动态结构图。如图3所示。 图3 双闭环直流调速系统动态结构图 在转速环、电流环的反馈通道和输入端增加了转速滤波、电流滤波和给定滤波环节。因为电流检测信号中常含有交流成分，须加低通滤波，其滤波时间常数按需要而定。滤波环节可以抑制检测信号中的交流分量，但同时也个反馈检测信号带来延迟。所以在给定信号通道中加入一个给定滤波环节，使给定信号与反馈信号同步，并可使设计简化。由测速发电机得到的转速反馈电压含有电机的换向纹波，因此也需要滤波，其时间常数用表示[2]。 二双闭环控制系统起动过程分析 前面已经指出，设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程，因此在分析双闭环调速系统的动态性能时，有必要先探讨它的起动过程。双闭环调速系统突加给定电压由静止状态起动时，转速和电流的过渡过程如图4所示。由于在起动过程中转速调节器ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，整个过渡过程也就分为三个阶段，在图中表以Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。 第Ⅰ阶段：0～t1是电流上升阶段。突加给定电压后，通过两个调节器的控制作用，使、、都上升，当后，电动机开始转动。由于机电惯性的作用，转速的增长不会太快，因而ASR的输入偏差电压数值较大并使其输出达到饱和值，强迫电流迅速上升。当时，，电流调节器ACR的作用使不再迅速增加，标志着这一阶段的结束。 在这一阶段中，ASR由不饱和很快达到饱和，而ACR一般应该不饱和， 吉林建筑大学 安全人机工程学课程设计 设计题目人机工程学在轿车安全性设计中的应用 与分析 名姓 号学 级班安全121班 业专安全工程 学院市政与环境工程学院 指导教师马池香 2015年6月19日 摘要 随着社会的飞速发展，以及经济增长速度的大幅度提高，随着物质条件的优越，人们对现代化交通工具的需求量也在不断地加大，比如说轿车，以往，轿车只不过是少数人的特权产物，但是如今，他早就已经走进了寻常百姓家，成为了大家外出必不可少的交通工具，而且，所扮演的戏份也是越来越大。而轿车的设计，也要充分的的人机工程尤其是安全人机工程的角度来考虑轿车的安全性与舒适性。而消费者在购买的过程中也越来越看重这些，所以轿车内的设施与配置的设计与安全人机工程的联系也显得越来越举足轻重。 本设计主要针对于轿车，分析人机工程学在轿车安全性设计中的应用，通过主动与被动两个方面来进行阐述。在主动安全系统中，驾驶员与轿车构成了典型的人机系统，其中驾驶员是系统的核心，通过对人机工程学原理的应用对轿车进行转向系统和制动系统操纵装置、仪表显示装置和驾驶视野的设计，从而提高了车辆的主动安全性。 目录 第一章人机学的基本理 论 (1) 第二章轿车的显示装置设 计 (2) 2.1显示装置的概 念 (2) 2.2显示器的分类与选 择 (2) 2.3仪表显示器的设 计 (2) 2.3.1仪表显示装 置 (2) 2.3.2表盘的设 计 (3) 2.3.3 字符 ........................................................... 4 2.3.4 指针 ........................................................... 4 2.4信号灯显示装 置 (5) 2.5显示装置的布 置 (6) 第三章控制装置设计的人机分析及改 进 (8) 3.1方向盘的设计分 析 (8) 3.1.1 方向盘的角度设计 ............................................... 8 3.1.2方向盘的位置设 计 (9) 3.1.3方向盘大小的设计 ............................................... 10 3.2变速杆设计分 析 (10) 3.2.1变速杆的形状 ................................................... 10 3.2.2变速杆的高度及位置 ............................................. 11 3.2.3变速杆的操纵角度及位移 ......................................... 目录页 第一章绪论 (2) 1-1课题背景，实验目的与实验设备 (2) 1-2国内外研究情况 (3) 第二章双闭环调速系统设计理论 (3) 2-1典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系统 (3) 2-2系统的静，动态性能指标 (4) 2-3非典型系统的典型化 (6) 2-4转速调节器和电流调节器的设计 (7) 第三章模型参数测定和模型建立 (9) 3-1系统模型参数测定实验步骤和原理 (9) 3-2模型测定实验的计算分析 (11) 3-3系统模型仿真和误差分析 (18) 第四章工程设计方法设计和整定转速，电流反馈调速系统 (22) 4-1 设计整定的思路 (22) 4-2 电流调节器的整定和电流内环的校正，简化 (23) 4-3转速调节器的整定和转速环的校正，简化 (25) 4-4系统的实际运行整定 (27) 4-5 关于ASR和ACR调节器的进一步探讨…………………………………… 33 第五章设计分析和心得总结 (34) 5-1实验中出现的问题 (34) 5-2实验心得体会 (35) 第六章实验原始数据 (38) 6-1建模测定数据 (38) 6-2 系统调试实验数据 (39) 第一章绪论 1-1课题背景，实验目的与实验设备 转速，电流反馈控制的调速系统是一种动静态特性优良的直流调速系统，它的控制规律是建立在经典控制规律的基础上的，用传递函数建立动态数学模型，并从传递函数模型和开环频域特性去总结其控制规律，用跟随和抗扰两个方面的指标去衡量它的动静态性能。转速，电流反馈控制的调速系统是一种串级系统，所以其整定系统参数的方法也借鉴了一般串级系统的差别，但又有不同于一般串级系统的。 本次实验的主要目的是针对一套调速系统（包括电源，电机，励磁回路等）建立模型并整定出带滤波的电流调节器和转速调节器参数，投入运行。实验正值暑期实践及国际交流周，我们将用两周的时间来完成参数测定实验，系统建模，调节器整定和系统投入运行。 本次实验的实验设备包括： 吉林化工学院 课程设计 设计题目油品储存仓库危险性分析及对策措施研究 教学院资源与生物工程学院 课程名称安全系统工程 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 起止日期：2014年 5 月20 日- 6 月 5日 本科生课程设计须知 1、认真学习理解《环境与生物工程学院课程设计教学基本要求及规范》。 2、努力学习、勤于实践、勇于创新，保质保量地完成任务书规定的内容。 3、独立完成规定的工作任务，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。 4、课程设计成果、资料应于答辩结束后及时交给教学院收存，学生不得擅自带离学校。 5、妥善保存《吉林化工学院课程设计任务书》，课程设计完成后，将任务书同课程设计一同交给指导教师。 摘要 (2) 绪论 (3) 第一章项目概况分析 (4) 1.1 单位基本情况 (4) 1.2 地理位置及气候条件 (4) 1.3 周围环境 (4) 1.4 主要设备 (5) 1.5 主要储存物料 (5) 1.6 基本工艺流程 (5) 1.7 公用工程 (6) 1.8 安全、消防设施 (6) 1.9 组织管理 (6) 第二章危险有害因素辨识 (8) 2.1 储罐区基本情况 (8) 2.2 固有危险性分析 (8) 2.3 工艺过程中的主要危险及原因 (9) 2.4 工艺过程中的有害因素辨识与分析 (10) 第三章定性定量分析 (13) 3.1 定性分析 (13) 3.2定量分析 (21) 3.3结构重要度、概率重要度和临界重要度 (24) 3.4本章小结 (29) 第四章安全对策措施 (30) 4.1 厂址及厂区平面布置的对策措施 (30) 4.2 加强安全管理, 防止泄漏 (31) 4.3 加强电气设备管理, 防止因电气失效形成火灾 (31) 4.4 加强动火管理, 杜绝违章作业 (31) 4.5 防止静电措施 (32) 4.6 防员工中毒窒息措施 (32) 4.7 防车辆伤害措施 (32) 4.8 加强对油品储存仓库的安全管理 (32) 第五章结论 (33) 结语 (34) 参考文献 (35) 附录 (36) 题目(中)直流电机双闭环控制调速 姓名与学号 指导教师 年级与专业 所在学院 目录： 一、电机控制实验目的和要求 (4) 二、双闭环调速控制内容 (4) 三、主要仪器设备和仿真平台 (5) 四、仿真建模步骤及分析 (5) 1．直流电机双闭环调速各模块功能分析 (5) 2.仿真结果分析（转速、转矩改变） (18) 3.转速PI调节器参数对电机运行性能的影响 (24) 4.电流调节器改用PI调节器后的仿真 (27) 5.加入位置闭环后的仿真 (28) 6.速度无超调仿真 (30) 七、实验心得 (32) 一、电机控制实验目的和要求 1、加深对直流电机双闭环PWM调速模型的理解。 2、学会利用MATLAB中的SIMULINK工具进行建模仿真。 3、掌握PI调节器的使用，分析其参数对电机运行性能的影响。 二、双闭环调速控制内容 必做： 1、描述Chopper-Fed DC Motor Drive中每个模块的功能。 2、仿真结果分析：包括转速改变、转矩改变下电机运行性能，并解释相应现象。 3、转速PI调节器参数对电机运行性能的影响。 4、电流调节器改用PI调节器后，对电机运行调速结果的影响。 选做： 5、加入位置闭环 6、速度无超调 三、主要仪器设备和仿真平台 1、MATLAB R2014b 2、Microsoft Officials Word 2016 四、仿真建模步骤及分析 1．直流电机双闭环调速各模块功能分析 参考Matlab自带的直流电机双闭环调速的SIMULINK仿真模型： demo/simulink/simpowersystem/Power Electronics Models/Chopper-Fed DC Motor Drive 双闭环控制系统设计 课程设计报告 电力拖动自动控制系统课程设计 题目：双闭环控制系统设计学生姓名：董长青专业：电气自动化技术专业班级： Z070303 学号： Z07030330 指导教师：姬宣德 日期：2010年03月10日 随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得 到了越来越广泛的认同与应用。相对于单闭环系统中不能随心所欲地 控制电流和转矩的动态过程的弱点。双闭环控制则很好的弥补了他的 这一缺陷。 双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用，从而获得 良好的静，动态性能。其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以 及抗电网电压扰动之上。正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有 必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究。本次课程设计目的就是 旨在对双闭环进行最优化的设计。 Summary With the development of modern industry, in the speed area, the concept of dual-loop control has been increasingly widespread recognition and application. Relative to the single closed-loop system can not arbitrarily control the dynamic process of current and torque weakness. Double closed-loop control is very good to make up for this shortcoming of his. Double-loop speed and current control can achieve the difference of two negative feedback effect, thus get a good static and dynamic performance. The good dynamic performance mainly reflected in its anti-disturbance and anti-grid load over voltage disturbance. Precisely because of the many advantages of Double Closed Loop, so here it is necessary to optimize the design of its depth discussion and study. This course is designed to designed to optimize the double loop design. 一．课程设计设计说明书4 1.1系统性能指标 1.2整流电路4 1.3触发电路的选择和同步5 1.4双闭环控制电路的工作原理6 二. 设计计算书7 2.1整流装置的计算7 2.1.1变压器副方电压7 2.1.2变压器和晶闸管的容量8 2.1.3平波电抗器的电感量8 2.1.4晶闸管保护电路9 2.2 控制电路的计算10 掘进工作面瓦斯爆炸事故 第一章概述 煤矿主要在地下作业,地质条件复杂多变,经常受到瓦斯、水、火、煤尘、顶板等灾害的威胁,因此是事故多发的高危行业之一。煤矿掘进工作面是矿井事故多发地点，据统计，在瓦斯爆炸事故中，约60—70％发生在掘进工作面。一般掘进工作面避灾、救灾条件简单，如果发生瓦斯爆炸事故，往往损失严重。随着煤矿的采深逐渐加大，地质条件复杂多变，瓦斯赋存状况更加复杂，掘进工作面瓦斯爆炸事故是由多种因素共同作用的结果，因此掘进工作面瓦斯爆炸事故的防治越来越困难。 控制掘进工作面瓦斯爆炸事故的发生是目前煤矿安全生产工作中迫切需要解决的课题。然而,任何一起事故的发生都可分成5个要素:伤害(损失),意外事件(事故),加害物体(质),直接原因,间接原因。预防事故发生的关键就是在中途切断这5个要素之间的联系。为有效预防掘进工作面瓦斯爆炸事故的发生，笔者采用安全系统工程中的事故树分析法，对掘进工作面瓦斯爆炸原因进行研究，评价出各系统的可靠性与安全性,以确保事故隐患研究的正确性,并提出相应的预防措施，确保掘进工作面的安全施工。 第二章事故危害性分析 2.1瓦斯爆炸原因的分析 a．通风不良 煤矿井下的任何地点都有瓦斯爆炸的可能性，但大部分瓦斯爆炸发生在瓦斯煤层的采掘工作面，其中又以掘进工作面为最多，约占70％左右。这主要是掘进巷道多数位于煤层的新开拓区，由于它是首先揭露煤层，一般说单位面积瓦斯涌出量比采煤面多，而且又未构成通风系统，再者掘进工作面局部通风机管理制度不严，安装局部通风机位置不当或局部通风机供风不足，巷道贯通掘进放炮时，没有排净贯通的工作面瓦斯，使瓦解积聚达到爆炸浓度。b．按引火源分析 煤巷掘进多使用电气设备并经常放炮，如果电气设备防爆性能不良或不按规定放炮，就容易发生电火花或爆炸火焰，引起爆炸。还有井下明火、电气火花、煤炭自燃、赤热的安全灯罩、吸烟及摩擦产生的火花等都能引起瓦斯爆炸。 c．思想麻痹 思想上的麻痹，导致管理上的松懈，进而引发违章作业和违章指挥。统计表明，往往瓦斯涌出量小的矿井，瓦斯爆炸事故却多于瓦斯涌出量大的矿井。 (2)瓦斯爆炸造成的危害 矿内瓦斯爆炸的有害因素是，高温、冲击波和有害气体。 焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度大、温度高。从正常的燃烧速度（1～2.5m/s）到爆轰式传播速度（2500m/s）。焰面温度可高达2150～2650°C。焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾。 冲击波锋面压力由几个大气压到20大气压，前向冲击波叠加和反射时可达100大气压。其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡，设备和通风设施损坏，巷道垮塌。 课 程 设 计 说 明 书 题目名称：安全系统工程课程设计系部： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：年月日 前言 目的和意义 安全系统工程课程设计是培养学生运用系统分析的方法发现问题和分析问题的一个重要的实践性环节，也是为后续的专业课《安全评价技术》课程设计以及毕业设计等实践环节奠定基础，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。通过本环节，掌握《安全系统工程》课程各安全系统分析方法的应用，培养安全工程专业学生分析问题能力。 使用不一样的分析方法。 1、危险源的辨识。 2、系统定性分析。 3、系统定量分析。 4、提出危险控制措施。 5、设计内容完整、计算准确，条理清晰。 二、课程设计基本要求 (1) 通过课程设计，要求学生对系统安全工程设计内容和过程有较全面地了解和掌握，熟悉有关工程问题的系统安全分析、设计规范、规程、手册和工具书。 (2) 在教师指导下，独立完成课程设计任务指导书规定的全部内容。问题分析与计算要求正确、文理通顺、方案合理、表达清晰，符合课程设计要求。 第一章企业概况 第一节企业基本情况 （一）资料 1.1 工厂概况 台湾青上总公司创立至今以有三十年历史，专门从事硫酸钾的研制，生产与销售，积累了深厚的专业经验，在该行业享有盛誉。青上总公司自１９９３年起投资大陆，成立集团公司，总部设在上海，至今已在天津、上海、厦门、广州、株洲等地建起了十余家独资和合资企业，总投资８０００万美元。到目前为止，其硫酸钾生产能力已达到３５万吨／年，事实上，青上化工有限公司已成为亚洲最大和世界第三大硫酸钾生产厂。 公司的主导产品硫酸钾主要用于忌氯作物如烟草、柑橘、西瓜、茶叶等经济作物的种植。目前我国已是世界上硫酸钾消耗量最大的国家，每年需求量为１００万吨左右，然而９０年代初期，我国还没有一条具有工业化生产规模的硫酸钾厂，硫酸钾肥的需求完全依赖进口。青上化工在大陆的投资，改变了这种面貌，目前青上化工集团已能取代３０％的进口，为国家节约了大量外汇，缓解了供需矛盾。青上集团公司准备近三年扩产到硫酸钾年产量６０万吨，基本上满足市场的需要。副产品盐酸是重要的化工原料，广泛应用于化工、轻工等行业。该公司现有悬浮炉若干套，存储设施为硫酸罐2只，盐酸罐12只，重油储罐2只，高度均在8米以上。 1.2周边环境简介 东邻农村居民居住村庄，隔围墙，约距车间115米； 南邻朱景路，对面为上海迦南热电厂； 西邻上海富利化工有限公司，围墙16米； 北邻曲江路，对面为上海蓓玲有限公司，曲江路路宽加绿化为20米。 1.3 工艺流程 青上化工主要采用的是曼海姆法工艺，用氯化钾和硫酸反应生成硫酸钾及副 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录 1 绪论 (1) 1.1课题研究背景 (1) 1.2研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (1) 2 直流电机双闭环调速系统 (3) 2.1直流电动机的起动与调速 (3) 2.2直流调速系统的性能指标 (3) 2.2.1静态性能指标 (3) 2.2.2动态的性能指标 (4) 2.3双闭环直流调速系统的组成 (6) 3 双闭环直流调速系统的设计 (8) 3.1电流调节器的设计 (8) 3.2转速调节器的设计 (10) 3.3闭环动态结构框图设计 (12) 3.4设计实例 (12) 3.4.1设计电流调节器 (13) 3.4.2设计转速调节器 (15) 4.Matlab仿真 (17) 4.1仿真结果分析 (19) 5 结论 (20) 参考文献 (21) ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1 绪论 1.1课题研究背景 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军工等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。 以上等等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术，在实际的拖动控制系统中，由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变，而是在某些具体场合会随工况发生改变；与此同时，电机作为被控对象是非线性的，很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。因此被控制对象的参数发生改变或非线性特性，使得线性的常参数的PID控制器往往顾此失彼，不能使得系统在各种工况下都保持与设计时一致的性能指标，常常使控制系统的鲁棒性较差，尤其对模型参数变化范围大且具的非线性环节较强的系统，常规PID调节器就很难满足精度高、响应快的控制指标，往往不能有效克服模型参数变化范围大及非线性因素的影响。 1.2研究双闭环直流调速系统的目的和意义 双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统。采用该系统可获得优良的静、动态调速特性。此系统的控制规律，性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。 20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。 通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高该系统的性能，使其能够适用于各种工作场合，提高其使用效率。并以此为基础，再对交流调速系统进行研究，最终掌握各种交、直流调速系统的原理，使之能够应用于国民经济各个 摘要：自行车是目前最流行、最便捷的交通工具之一，本着低碳环保的特点，越来越成为人们青睐的对象。本设计就是要运用安全人机工程学的相关知识对 自行车的设计进行安全分析评价，为自行车设计提供参考，使自行车更加安全舒适，造福人群。 关键词：自行车、低碳环保、安全人机工程学、安全分析评价、设计 Abstract Bicycle is the most popular, the most convenient means of transport, in the low carbon environmental protection characteristics, is becoming more and more popular object. This design is to use safety ergonomics knowledge of the bicycle design safety analysis and evaluation for the bicycle, to provide a reference for design, make the bike more safe and comfortable, to benefit the people. Key wards Bicycle、Low-carbonlife、Safety Ergonomics、Safety analysis and evaluation、Design 目录 0 前言 1 1 课题简介 1 1.1课题现状与问题 1 1.2研究目的与意义 1 2 自行车的结构尺寸 1 3 坐垫 2 3.1坐垫的人机关系 2 3.2坐垫的人机评价 3 3.3坐垫的优化设计 4 4 车把 5 4.1车把的人机关系 5 4.2车把的人机评价 5 4.3车把的优化设计 5 5 车架 6 5.1车架的人机关系 6 5.2车架的人机评价 6 5.3车架的优化设计 7 6 脚蹬与曲柄 7 6.1脚蹬与曲柄的人机关系 7 6.2脚蹬与曲柄的人机评价 7 7 结束语 9 参考文献 9 双闭环直流调速系统 的设计及其仿真 班级：自动化 学号： 姓名： 目录 1 前言?????????????????????????3 1.1 课题研究的意义??????????????????????3 1.2 课题研究的背景??????????????????????3 2 总体设计方案?????????????????????? 3 2.1 MATLAB 仿真软件介绍???????????????????3 2.2 设计目标????????????????????????? 4 2.3 系统理论设计?????????????????????? 5 2.4 仿真实验????????????????????????9 2.5 仿真结果???????????????????????10 3 结论???????????????????????12 4 参考文献???????????????????????13 1 前言 1.1 课题研究的意义 现代运动控制技术以各类电动机为控制对象，以计算机和其他电子装置为控制手段，以电力 电子装置为弱电控制强电的纽带，以自动控制理论和信息处理理论为基础，以计算机数字仿真和计算机辅助设计为研究和开发的工具。直调调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。且直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义[1]。 1.2 课题研究的背景 电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器, 电力电机技术的迅猛发展 浙江工业大学 电气安全工程 课 程 设 计 设计课题电气安全技术 所属专业安全工程 设计者周海龙 指导教师周一飞、阮继锋 完成时间2013年6月10日 目录 1、概述 (2) 1.1 电气安全课程设计的目的 (2) 1.2 课程设计的组成部分 (2) 2、电气安全课程设计的内容 (2) 2.1建筑物及施工现场的电气安全设计 (2) 2.1.1三相五线制系统的组成及特点 (2) 2.1.2工地临时用电的安全技术措施 (3) 2.1.3建筑物的防雷系统 (4) 2.1.4建筑物的等电位 (5) 2.1.5施工工地的用电安全管理措施 (5) 2.2机械厂的电气安全设计 (6) 2.2.1TN和TT系统 (6) 2.2.2典型电路——三相异步电动机控制电路设计 (9) 2.2.3电动机的绝缘性能的判别 (11) 2.2.4安全管理制度的设计 (12) 3、总结 (14) 3.1所遇到的问题，你是怎样解决的？ (14) 3.2收获体会及建议 (14) 3.3参考资料 (14) 1、概述 1.1 电气安全课程设计的目的 本次课程设计按照项目教学法的思路，通过对二个教学项目的实施，使得学生对《电气安全技术》的内容有更深入的理解和巩固，具体如下： ●了解施工现场的临时供电系统 ●施工现场用电注意事项 ●了解建筑物采用等电位联接的原理和方法 ●建筑物的防雷 ●《电气安全技术》介绍的高、低电压电器实物认知 ●绝缘垫、绝缘毯、遮拦、指示牌、安全牌的认知 ●工厂安全用电的注意事项 ●了解电动机的安全性能 ●了解三相异步电动机的直接起动控制线路原理及其电路保护 1.2 课程设计的组成部分 ●已学知识的复习巩固 ●电路和系统的设计 ●安全管理制度的设计 ●实训 2、电气安全课程设计的内容 2.1建筑物及施工现场的电气安全设计 2.1.1三相五线制系统的组成及特点 在三相四线制制供电系统中，把零线的两个作用分开，即一根线做工作零线(N),另外用一根线专做保护零线(PE),这样的供电结线方式称为三相五线制供电方式。三相五线制包括三根相线、一根工作零线、一根保护零线。三相五线制的接线方式如图2—1所示。 基于MATLAB 的直流电机 双闭环调速系统的设计与仿真 设计任务书： 1. 设置该大作业的目的 在转速闭环直流调速系统中，只有电流截止负反馈环节对电枢电流加以保护，缺少对电枢电流的精确控制，也就无法充分发挥直流伺服电动机的过载能力，因而也就达不到调速系统的快速起动和制动的效果。通过在转速闭环直流调速系统的基础上增加电流闭环，即按照快速起动和制动的要求，实现对电枢电流的精确控制，实质上是在起动或制动过程的主要阶段，实现一种以电动机最大电磁力矩输出能力进行启动或制动的过程。此外，通过完成本大作业题目，让学生体会反馈校正方法所具有的独特优点：改造受控对象的固有特性，使其满足更高的动态品质指标。 2. 大作业具体容 设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动，已知电动机参数为： 额定功率200W ； 额定电压48V ； 额定电流4A ； 额定转速=500r/min ； 电枢回路总电阻8=R Ω； 允许电流过载倍数λ=2； 电势系数=e C 0.04Vmin/r ； 电磁时间常数=L T 0.008s ； 机电时间常数=m T 0.5s ； 电流反馈滤波时间常数=oi T 0.2ms ； 转速反馈滤波时间常数=on T 1ms ； 要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压==* *im nm U U 10V ； 两调节器的输出限幅电压为10V ； f10kHz； PWM功率变换器的开关频率= K 4.8。 放大倍数= s 试对该系统进行动态参数设计，设计指标： 稳态无静差； σ5%； 电流超调量≤ i 空载起动到额定转速时的转速超调量σ≤ 25%； t0.5 s。 过渡过程时间= s 3. 具体要求 (1) 计算电流和转速反馈系数； (2) 按工程设计法，详细写出电流环的动态校正过程和设计结果； (3) 编制Matlab程序，绘制经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线； (4) 编制Matlab程序，绘制未经过小参数环节合并近似处理的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线； (5) 按工程设计法，详细写出转速环的动态校正过程和设计结果； (6) 编制Matlab程序，绘制经过小参数环节合并近似后的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线； (7) 编制Matlab程序，绘制未经过小参数环节合并近似处理的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线； (8) 建立转速电流双闭环直流调速系统的Simulink仿真模型，对上述分析设计结果进行仿真； (9) 给出阶跃信号速度输入条件下的转速、电流、转速调节器输出、电流调节器输出过渡过程曲线，分析设计结果与要求指标的符合性； 武汉软件工程职业学院 《网络工程课程设计》报告书 实训课题：数字化校园 班级：网络1106班 姓名：刘浩 学号： 1297811110840 年级： 2011级 前言 计算机网络技术是一个技术复杂、涉及面广、专业性较强的系统工程。想要成为一名合格的网络工程师，除了学习网络基础知识和相关的网络设备使用外，还需要系统地掌握网络系统工程技术、施工相关的知识和技术。 本次实训根据培养目标，按照网络工程项目建设的工作流程，首先全面而有精炼地讲解了网络工程建设之前的准备工作-------用户调查与需求分析，其中包括需求调查的内容及方式、用户需求分析；然后详细介绍网络工程项目逻辑网设计，主要包括网络拓扑结构的设计、IP 地址规划及VLAN的划分、局域网设计，广域网管理，网络管理及网络安全设计，网络设备选型等。接下来，按照综合布线的标准，系统地讲解了网络工程项目的物理网络设计、工程施工、工程的设计。 实训安排包括校园网的组建，网络需求调查与分析，网络逻辑方案设计，网络管理系统，信息插座与配线架安装，减缓及与路由配置。最后，设计一个完整的网络工程项目，力求通过项目实训掌握网络工程建设的全过程，将所学的知识应用到实践中去 目录 一、项目背景及设计要求 (3) 二、需求分析及设计原则 (4) 三、拓扑结构规划 (5) 四、网络功能设计 (5) 1.拓扑图 (5) 2.IP与VLAN划分 (6) 3. GLBP (7) 4. VRRP (10) 5. STP生成树 (12) 6.HSRP (15) 7. VPN (18) 五、综合布线设计 (21) 六、服务器的配置 (22) 七、设计总结体会 (27) 八、设计参考文献 (28) 双闭环直流电机调速系统设计 摘要 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析，最后画出了调速控制电路的电气原理图。 关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器 目录 前言0 第1章绪论1 1．1直流调速系统的概述1 1．2研究课题的目的和意义1 1．3设计内容和要求1 1.3.1设计要求1 1.3.2设计内容1 第2章双闭环直流调速系统设计框图3 第3章系统电路的结构形式和双闭环调速系统的组成4 3．1主电路的选择与确定4 3．2 双闭环调速系统的组成6 3．3 稳态结构框图和动态数学模型7 3.3.1稳态结构框图7 3.3.2 动态数学模型9 第4章主电路各器件的选择和计算10 4．1变流变压器容量的计算和选择10 4．2 整流元件晶闸管的选型12 4．3 电抗器设计13 4．4 主电路保护电路设计15 4.4.1过电压保护设计15 4.4.2过电流保护设计17 第5章驱动电路的设计18 5．1晶闸管的触发电路18 5．2脉冲变压器的设计20 第6章双闭环调速系统调节器的动态设计22 6．1 电流调节器的设计23 6．2 转速调节器的设计24 第7章基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真28 小结31 致谢32 参考文献33 附表34 附图35 双闭环直流调速系统设计 一、系统组成与数学建模 1）系统组成 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图所示。 L + - 图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。 这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用P I 调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压U c为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。 2）数学建模 图中W ASR(s)和W ACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI 调节器，则有 s s K s W i i i ACR 1 )(ττ+= s s K s W n n n ASR 1 )(ττ+= 二、 设计方法 采用工程设计法 1、设计方法的原则： （1）概念清楚、易懂； （2）计算公式简明、好记； 双闭环直流调速系统的动态结构图 （3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向； （4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式； （5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。 2、工程设计方法的基本思路: （1）选择调节器结构,使系统典型化并满足稳定和稳态精度。 （2）设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。 一般来说，许多控制系统的开环传递函数都可表示为 ∏∏==++= n 1 i i r m 1j j ) 1() 1()(s T s s K s W τ 上式中，分母中的 sr 项表示该系统在原点处有 r 重极点，或者说，系统含有 r 个积分环节。根据 r=0，1，2，……等不同数值，分别称作0型、I 型、Ⅱ型、……系统。 自动控制理论已经证明，0型系统稳态精度低，而Ⅲ型和Ⅲ型以上的系统很难稳定。 因此，为了保证稳定性和较好的稳态精度，多选用I 型和II 型系统。 三、 电流环设计 反电动势与电流反馈的作用相互交叉，给设计工作带来麻烦。 转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，0≈?E 。 忽略反电动势对电流环作用的近似条件是 l m ci T T 1 3 ≥ω (3-45) 式中ωci ——电流环开环频率特性的截止频率。 图3-19 电流环的动态结构图及其化简 (a)忽略反电动势的动态影响 把给定滤波和反馈滤波同时等效地移到环内前向通道上，再把给定信号改成 ，则电流环便等效成单位负反馈系统。 ) (s W R (s ) C (s ) 新疆工业高等专科学校 课程设计说明书 题目名称：安全系统工程课程设计 系部：安全工程系 专业班级：安理10-25 学生姓名： 指导教师：木拉里 完成日期：年月日 新疆工业高等专科学校 安全工程系课程设计任务书 11/12学年上学期2011年12月19日 专业安全技术管理班级10-25课程名称安全系统工程 设计题目指导教师木拉里 起止时间12.19-12.26周数1设计地点教室 设计目的： 安全系统工程课程设计是培养学生运用系统分析的方法发现问题和分析问题的一个重要的实践性环节，也是为后续的专业课《安全评价技术》课程设计以及毕业设计等实践环节奠定基础，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。通过本环节，掌握《安全系统工程》课程各安全系统分析方法的应用，培养安全工程专业学生分析问题能力。 设计任务或主要技术指标： 1、对于给定资料进行定性和定量分析。 2、制定事故预防措施。 设计进度与要求： 一周完成，要求每个组使用不一样的分析方法。 1、危险源的辨识。 2、系统定性分析。 3、系统定量分析。 4、提出危险控制措施。 5、设计内容完整、计算准确，条理清晰。 主要参考书及参考资料： 1、《安全系统工程》徐志胜机械工业出版社 2、《安全系统工程》林柏泉中国劳动社会保障出版社 3、《安全系统工程理论与应用》沈斐敏煤炭工业出版社 4、《安全系统工程》曹庆贵煤炭工业出版社 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日 新疆工业高等专科学校 课程设计评定意见 设计题目： 学生姓名： 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日 评定意见参考提纲： 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。双闭环直流电机调速系统的SIMULINK仿真实验
双闭环直流调速系统设计及仿真
安全人机工程学课程设计1
双闭环调速系统课程设计
安全系统工程概论
直流电机双闭环调速大作业
双闭环控制系统设计
安全系统工程课设完整版
安全系统工程课程设计
直流电机双闭环调速系统设计.
安全人机工程课程设计范本
双闭环直流调速系统的设计及其仿真
电气安全工程课程设计.
直流电机双闭环控制系统分析报告与设计
网络工程课程设计
双闭环直流电机控制完整版.
双闭环直流调速系统的设计
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