【补充内容】转速微分负反馈(打印稿)
- 格式:pdf
- 大小:490.94 KB
- 文档页数:3
成绩运动控制系统课程设计题目: 带转速微分负反馈直流双闭环调试系统设计院系名称:专业班级:学生姓名:学号:指导教师:评语:电力拖动实现了电能与机械能之间的能量转换,运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量,来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量,使各种工作机械按人们期望的要求运行,以满足生产工艺及其他应用的需要。
直流电动机具有良好的启动、制动性能,宜于在宽范围内平滑调速,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。
单闭环系统用PI调节器实现转速稳态无静差,消除负载转矩干扰对转速稳态的影响。
但单闭环系统并不能充分按照理想要求控制电流的动态过程。
因此常采用双闭环系统,因为电流调节器是内环,因此首先设计电流调节器,对其进行必要的变化和近似处理,电流环设计完后,把电流环等效成转速环的一个环节进行处理,从而设计转速调节器。
再根据设计要求设计转速微分负反馈,使系统的转速无超调。
同时双闭环直流调速系统的设计进行了分析及其原理进行了一些说明,介绍了其主电路、检测电路的设计,并介绍电流调节器和转速调节器的设计和一些参数选择、计算,使其设计参数要求的指标。
关键词:双闭环系统电流调节器转速环转速微分负反馈1 概述 (1)2 设计要求与方案 (1)2.1 设计要求 (1)2.2 设计方案 (1)3 系统电路的设计 (3)3.1 转速给定电路的设计 (3)3.2 系统主电路的设计 (4)3.3 转速检测电路的设计 (5)3.4 电流检测电路的设计 (6)3.5 触发电路的设计 (7)3.6 电流调节器电路的设计 (9)3.7 转速调节器电路的设计 (10)3.8 转速微分负反馈电路的设计 (11)4 系统参数的整定 (12)4.1 电流调节器参数的整定 (12)4.1.1 电流调节器的简化与选型 (12)4.1.2 电流调节器参数的计算 (13)4.2 转速调节器参数的整定 (14)4.2.1 转速调节器的简化与选型 (14)4.2.2 转速调节器参数的计算 (16)4.2.2 转速微分负反馈的计算 (17)5 设计心得 (17)6 参考文献 (18)1概述闭环调速比开环调速具有更好的调速性能。
转速负反馈直流调速系统设计1 设计条件及要求1.1初始条件:直流电动机:355N P W =, 220N U V = , 2.1d I A = , 1500/min N n r = , 5a R =Ω电枢回路总电阻:17R =Ω 飞轮惯量:220.92GD N m =⋅ 单相桥式整流:40s K = 其他参数:*10nm U V =要求达到的性能指标:10D =, 5%S ≤单相220V 供电,采用电势反馈的晶闸管直流调速系统1.2要求完成的主要任务:1. 系统原理图设计; 2. 调节器设计与调节;3. 电路,控制电路,保护电路设计; 4. 统稳态图,动态图绘制; 5. 电路选择计算,校验;2 原理阐述2.1转速闭环控制系统反馈控制系统的规律是:一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用;另一方面,则紧紧地跟随着给定作用,对给定信号的任何变化都唯命是从。
根据本设计要求,设计的系统为转速负反馈单闭环直流调速系统,其中转速为负反馈量。
转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统,它具有三个基本特征。
一、只用比例放大器的反馈控制系统,其被调量仍是有静差的。
二、反馈控制系统的作用是:抵抗扰动,服从给定。
三、系统的精度依赖于给定和反馈检测精度。
其原理图如下:图2-1 转速负反馈单闭环直流调速系统原理图在电动机同轴安装一台测速发电机TG ,从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压n U ,与给定电压*nU 相比较后,得到转速偏转电压n U ,经过放大器A ,产生电力电子变换器UPE 所需的控制电压C U ,用以控制电动机的转速,这就组成了反馈控制的闭环直流调速系统。
3参数计算3.1转速环参数的计算为了满足调速系统的稳态性能指标,静差率5%S ≤,调速范围10D =,可以求得额定负载时的稳态速降应为:1500*0.057.89/min 1s 10*(10.05)N cl n s n r D ∆=≤=--()根据设计题目所给的参数,可以算出电动势系数:220 2.1*50.13971500N N a e N U I R C n --===min r V 开环系统额定速降为:2.1*15255.55/min 0.1397N op e I R n r C ∆=== 闭环调速系统的开环放大系数为:255.551131.397.89op cln K n ∆=-≥-=∆ 转速反馈系数:r V n U nm min/00667.01500100*⋅===α再计算运算放大器的放大系数:根据调速指标和要求,前面已经求出闭环调速系统的开环放大系数应为39.31≥K ,则运算放大器的放大系数p K 应该是44.161397.0/40*00667.039.31Ce s =≥=K K K p α实取 17=p K 。
双闭环系统中的转速微分负反馈
在有些情况下,系统可能会要求转速的超调量很小,或者系统根本不允许超调,这样就必须想办法抑制甚至消除转速的超调量,实现的方法是加入转速微分负反馈,使转速调节器退饱和的时间提前,即当转速接近希望转速转速调节器开始退饱和,而不用等到转速等于希望转速时才开始退饱和,这样就可以减小转速的超调量。
如果提前的时间合适,还可以消除转速的超调量。
引入转速微分负反馈的转速调节器如图1所示。
图中为滤波电n C 0容,可根据需要选择电容参数的大小。
和为转速微分环节,参数可以根据需要选dn R dn C 择。
引入转速微分副反馈后,转速的变化过程如图2所示。
图中曲线1为没有转速微分负反馈时的转速,曲线2为引入转速微分负反馈时的转速。
由图以看出转速调节器退饱和时间提前了,转速的超调量也减小了。