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双闭环直流调速系统自动控制,2.6万字 55页摘要双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，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，本文就直流电机调速进行了较系统的研...
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双闭环直流调速系统自动控制
2.6万字 55页
摘 要
双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，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，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MATLAB6.5/SIMULINK进行仿真，分析了双闭环调速系统的工程设计方法中由于忽略和简化造成的误差。
对于双闭环直流调速系统，在设计和调试过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难。本文对双闭环直流调速系统进行辅助设计，选择调节器结构，进行参数计算和近似校验，根据给出和计算出的相应参数，建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型，分析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完善、合理。仿真结果证明了该方法的可行性和合理性。
关键词：直流电机，双闭环，PID控制，MATLAB/SIMULINK
ABSTRACT
The double closed loop direct current velocity modulation system is a complex automatic control system, is in the present direct current velocity modulation system mainstream equipment, has the velocity modulation scope width, the stability is good, the steady fast precision higher merit, in the theory and the practice aspect all is the quite mature system, in drives in the domain to play the extremely vital role.
Because the direct current machine double closed loop velocity modulation is each kind of electrical machinery velocity modulation system foundation, this article has conducted more systematic research on the direct current machine velocity modulation, from the direct current machine basic characteristic to the single closed loop velocity modulation system, then conducts the double closed loop direct current machine design method research, finally uses the actual system to carry on the engineering design, and uses MATLAB6.5/Simulink to carry on the simulation, has analyzed in the double closed loop velocity modulation system engineering design method because neglects the error which creates with the simplification.
Regarding the double closed loop direct current velocity modulation system, has the massive parameters in the design and the debugging process to need to calculate and to adjust, the utilization tradition design method work load is big, system debugging difficulty. This article carries on the assistance design to the double closed loop direct current velocity modulation system, chooses the regulator structure, carries on the parameter computation and the approximate verification, according to produces the corresponding parameter which and calculates, establishes applies the brake, the anti- electrical network voltage perturbation and the anti-load perturbation MATLAB/Simulink simulation model, the analysis rotational speed and the electric current simulation profile, and carries on the debugging, enable the double closed loop direct current velocity modulation system to tend to the consummation, is reasonable. The simulation result has proven this method feasibility and the rationality.
Keywords: Direct current machine, Double closed loop , PID control, MATLAB/SIMULINK
目 录
第1章 绪论 1
1.1 毕业论文选题的背景及研究目标 1
1.2 课题的研究意义 1
1.3 本人的主要工作 2
第2章 直流电机工作原理及其控制理论简介 4
2.1 电机的分类 4
2.2 直流电机主要结构 4
2.3 直流电机工作原理 7
2.4 直流电机的控制方式 10
第3章 直流电机双闭环控制系统 12
3.1 直流电机双闭环控制系统的组成 12
3.2 双闭环调速系统静态特性 13
3.3 双闭环系统起动过程分析 15
3.4 双闭环调速系统的动态抗扰动性能 17
3.5 双闭环调速系统中两个调节器的作用 18
第4章 直流电机双闭环控制系统设计 19
4.1 双闭环直流调速系统总体设计方案 19
4.2 主电路设计与参数计算 20
4.2.1 主电路结构图 20
4.2.2 整流变压器的设计 21
4.2.3 晶闸管元件的选择 23
4.2.4 电抗器参数计算 23
4.2.5 励磁电路 25
4.2.6 三相桥式全控整流电流 25
4.2.7 晶闸管触发电路 27
4.3 直流调速系统的保护 30
4.3.1 过电压保护 30
4.3.2 电流保护 33
4.4 控制电路设计 34
4.4.1 电流调节器的设计 34
4.4.2 转速调节器的设计 37
第5章 MATLAB简介 40
5.1 MATLAB的安装 40
5.2 MATLAB的启动运行 41
5.3 MATLAB的帮助文件 41
5.4 MATLAB所定义的特殊变量及其意义 41
5.5 MATLAB模块简介 42
第6章 系统建模与仿真 43
6.1 调速系统仿真模型的建立 43
6.2 仿真结果 44
6.3 仿真结果分析 46
结论 48
参考文献 49
致谢 50
附录1 总电路原理图 51
参考文献
[1] 陈伯时．电力拖动自动控制系统［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2000.6
[2] 张明达．电力拖动自动控制系统［Ｍ］．北京：机械工业出版社，1983
[3] 向波，廉文利，朱全印．基于Matlab/Simulink直流调速控制系统［Ｍ］．中文核心期刊《微计算机信息》测控自动化，2006，22(7-1)
[4] 黄坚．自动控制原理及其应用［Ｍ］. 北京：高等教育出版社, 2004.1
[5] 黄忠霖．控制系统MATLAB计算及仿真［Ｍ］．北京：国防工业出版社，2004.9
[6] 王忠礼，段慧达，高玉峰．MATLLAB应用技术—在电气工程与自动化专业中的应用［Ｍ］．清华大学出版社，2007.1
[7] 刘洪恩，李玉文．直流调速系统设计中应注意的问题［Ｍ］．河北大学学报，1999，NO.4：71-77
[8] 王兆安，黄俊．电力电子技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2000
[9] 顾绳谷．电机及拖动基础上册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2000
[10] 顾绳谷．电机及拖动基础下册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2000
[11] 袁锴，汤炳新．基于MATLAB电机调速系统设计［Ｍ］．河海大学学报，2004，NO.6：40-45
[12] 姚建红，戴淞，厉立国．基于Matlab/Simulink的双闭环直流调速系统的设计［Ｍ］．佳木斯大学学报(自然科学版)， 2006.10，24(4)
[13] 徐月华，汪仁煌．Matlab在直流调速中应用［Ｍ］．《微计算机信息》，2003，NO.8：32-38
[14] Bolognani S.Buja G. Control System Design of a Current Inverter Induction Motor Drive［Ｍ］. IEEE Trans. IA-21 No.5.1995：10-15
[15] Starr BG. LSI Circuit for DC Motor Speed Control［Ｍ］. Electronic Components and Application. Vol.2, NO.4，1999：36-39
[16] Taniguchi K. Application of power Chopper to thyristor Scherbius［Ｍ］. IEEE Froceedings,Vol.133 pt，b，1999(4)：71-76
2.6万字 55页
摘 要
双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，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，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MATLAB6.5/SIMULINK进行仿真，分析了双闭环调速系统的工程设计方法中由于忽略和简化造成的误差。
对于双闭环直流调速系统，在设计和调试过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难。本文对双闭环直流调速系统进行辅助设计，选择调节器结构，进行参数计算和近似校验，根据给出和计算出的相应参数，建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型，分析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完善、合理。仿真结果证明了该方法的可行性和合理性。
关键词：直流电机，双闭环，PID控制，MATLAB/SIMULINK
ABSTRACT
The double closed loop direct current velocity modulation system is a complex automatic control system, is in the present direct current velocity modulation system mainstream equipment, has the velocity modulation scope width, the stability is good, the steady fast precision higher merit, in the theory and the practice aspect all is the quite mature system, in drives in the domain to play the extremely vital role.
Because the direct current machine double closed loop velocity modulation is each kind of electrical machinery velocity modulation system foundation, this article has conducted more systematic research on the direct current machine velocity modulation, from the direct current machine basic characteristic to the single closed loop velocity modulation system, then conducts the double closed loop direct current machine design method research, finally uses the actual system to carry on the engineering design, and uses MATLAB6.5/Simulink to carry on the simulation, has analyzed in the double closed loop velocity modulation system engineering design method because neglects the error which creates with the simplification.
Regarding the double closed loop direct current velocity modulation system, has the massive parameters in the design and the debugging process to need to calculate and to adjust, the utilization tradition design method work load is big, system debugging difficulty. This article carries on the assistance design to the double closed loop direct current velocity modulation system, chooses the regulator structure, carries on the parameter computation and the approximate verification, according to produces the corresponding parameter which and calculates, establishes applies the brake, the anti- electrical network voltage perturbation and the anti-load perturbation MATLAB/Simulink simulation model, the analysis rotational speed and the electric current simulation profile, and carries on the debugging, enable the double closed loop direct current velocity modulation system to tend to the consummation, is reasonable. The simulation result has proven this method feasibility and the rationality.
Keywords: Direct current machine, Double closed loop , PID control, MATLAB/SIMULINK
目 录
第1章 绪论 1
1.1 毕业论文选题的背景及研究目标 1
1.2 课题的研究意义 1
1.3 本人的主要工作 2
第2章 直流电机工作原理及其控制理论简介 4
2.1 电机的分类 4
2.2 直流电机主要结构 4
2.3 直流电机工作原理 7
2.4 直流电机的控制方式 10
第3章 直流电机双闭环控制系统 12
3.1 直流电机双闭环控制系统的组成 12
3.2 双闭环调速系统静态特性 13
3.3 双闭环系统起动过程分析 15
3.4 双闭环调速系统的动态抗扰动性能 17
3.5 双闭环调速系统中两个调节器的作用 18
第4章 直流电机双闭环控制系统设计 19
4.1 双闭环直流调速系统总体设计方案 19
4.2 主电路设计与参数计算 20
4.2.1 主电路结构图 20
4.2.2 整流变压器的设计 21
4.2.3 晶闸管元件的选择 23
4.2.4 电抗器参数计算 23
4.2.5 励磁电路 25
4.2.6 三相桥式全控整流电流 25
4.2.7 晶闸管触发电路 27
4.3 直流调速系统的保护 30
4.3.1 过电压保护 30
4.3.2 电流保护 33
4.4 控制电路设计 34
4.4.1 电流调节器的设计 34
4.4.2 转速调节器的设计 37
第5章 MATLAB简介 40
5.1 MATLAB的安装 40
5.2 MATLAB的启动运行 41
5.3 MATLAB的帮助文件 41
5.4 MATLAB所定义的特殊变量及其意义 41
5.5 MATLAB模块简介 42
第6章 系统建模与仿真 43
6.1 调速系统仿真模型的建立 43
6.2 仿真结果 44
6.3 仿真结果分析 46
结论 48
参考文献 49
致谢 50
附录1 总电路原理图 51
参考文献
[1] 陈伯时．电力拖动自动控制系统［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2000.6
[2] 张明达．电力拖动自动控制系统［Ｍ］．北京：机械工业出版社，1983
[3] 向波，廉文利，朱全印．基于Matlab/Simulink直流调速控制系统［Ｍ］．中文核心期刊《微计算机信息》测控自动化，2006，22(7-1)
[4] 黄坚．自动控制原理及其应用［Ｍ］. 北京：高等教育出版社, 2004.1
[5] 黄忠霖．控制系统MATLAB计算及仿真［Ｍ］．北京：国防工业出版社，2004.9
[6] 王忠礼，段慧达，高玉峰．MATLLAB应用技术—在电气工程与自动化专业中的应用［Ｍ］．清华大学出版社，2007.1
[7] 刘洪恩，李玉文．直流调速系统设计中应注意的问题［Ｍ］．河北大学学报，1999，NO.4：71-77
[8] 王兆安，黄俊．电力电子技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2000
[9] 顾绳谷．电机及拖动基础上册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2000
[10] 顾绳谷．电机及拖动基础下册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2000
[11] 袁锴，汤炳新．基于MATLAB电机调速系统设计［Ｍ］．河海大学学报，2004，NO.6：40-45
[12] 姚建红，戴淞，厉立国．基于Matlab/Simulink的双闭环直流调速系统的设计［Ｍ］．佳木斯大学学报(自然科学版)， 2006.10，24(4)
[13] 徐月华，汪仁煌．Matlab在直流调速中应用［Ｍ］．《微计算机信息》，2003，NO.8：32-38
[14] Bolognani S.Buja G. Control System Design of a Current Inverter Induction Motor Drive［Ｍ］. IEEE Trans. IA-21 No.5.1995：10-15
[15] Starr BG. LSI Circuit for DC Motor Speed Control［Ｍ］. Electronic Components and Application. Vol.2, NO.4，1999：36-39
[16] Taniguchi K. Application of power Chopper to thyristor Scherbius［Ｍ］. IEEE Froceedings,Vol.133 pt，b，1999(4)：71-76
