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运动控制系统双闭环直流调速系统仿真.doc

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本科生课程论文课程名称 运动控制系统学 院 机自学院专 业 电气工程及其自动化学 号 1212XXXX学生姓名 翟自协指导教师 杨影分 数 2题目双闭环直流调速系统仿真对例题 3.8 设计的双闭环系统进行设计和仿真分析,仿真时间 10s。具体要求如下在一个由三相零式晶闸管供电的转速、电流双闭环调速系统中,已知电动机的额定数据为 60kW, 220V, 308 A, ???? ???? ????1000 r/min , 电动势系数 0.196 V·min/r ,主回路总电阻 ???? ????0.18Ω,变换器的放大倍数 35。电磁时间常数 0.012s,机?? ???? ????电时间常数 0.12s,电流反馈滤波时间常数 0.0025s,转速???? ??????反馈滤波时间常数 0.015s。额定转速时的给定电压??????10V,调节器 ASR,ACR 饱和输出电压 8V , ??????? ??????? ??????7.98V。系统的静、动态指标为稳态无静差,调速范围 D10,电流超调量 ≤5 ,空载起动到额定转速时的转速超调量 ≤10 。试求(1)确定电流反馈系数 β假设起动电流限制在 以内和转速反馈系数 α。(2)试设计电流调节器 ACR.和转速调节器 ASR。(3)在 matlab/simulink 仿真平台下搭建系统仿真模型。给出空载起动到额定转速过程中转速调节器积分部分不限幅与限幅时的仿真波形(包括转速、电流、转速调节器输出、转速调节器积分部分输出) ,指出空载起动时转速波形的区别,并分析原因。(4)计算电动机带 40额定负载起动到最低转速时的转速超调量3σn。并与仿真结果进行对比分析。(5)估算空载起动到额定转速的时间,并与仿真结果进行对比分析。(6)在 5s 突加 40额定负载,给出转速调节器限幅后的仿真波形(包括转速、电流、转速调节器输出、转速调节器积分部分输出) ,并对波形变化加以分析。解(1)??????????????? 8??1.1?????8??339??0.0236 ???? ??1010000.01?? ????????(2)①电流调节器设计确定时间常数?? ????0.00333???? ??????0.0025???? ??∑????????????0.00250.003330.00583??电流调节器结构确定因为 ,可按典型 I 型系统设计,选用 PI 调节器,????≤5????????????????????1??????电流调节器参数确定 ,????????0.012??4选 , ,??????∑??0.5 ????0.5??∑??85.76 ???1????????????????????85.760.0120.18350.02360.224校验等效条件 ??????????85.76 ???1电力电子装置传递函数的近似条件13????130.00333101.01??????忽略反电势的影响的近似条件3 1????????3 10.120.01279.06 ???1??????可见满足近似等效条件。②速度调节器设计确定时间常数a)电流环等效时间常数 因为1???? ??????∑??0.5则 1????2??∑??20.005830.01166 ??b) ??????0.015 ??c) ??∑??1??????????0.011660.0150.02666 ??速度调节器结构确定按照无静差的要求,应选用 PI 调节器,????????????????????1??????速度调节器参数确定5,取 h5,???????∑?? ???????∑??0.1333 ???????12?2??2∑?? 62520.026662168.82 ???2?????1??????????2???????∑?? 60.02360.1960.12250.010.180.026666.94校验等效条件????????????1????????168.820.133322.5???1a)电流环近似条件13 ??????∑??13 85.760.0058340.43???1??????b)转速环小时间常数近似13 ??????????1385.760.01525.2???1??????可见满足近似等效条件。转速超调量的校验(空载 Z0)????2????????????????????????????∑??????281.21.13080.180.19610000.026660.1211.2310转速超调量的校验结果表明,上述设计不符合要求。因此需要重新设计。查表,应取小一些的 h,选 h3 进行设计。6按 h3,速度调节器参数确定如下 ???????∑??0.07998 ???????12?2??2∑?? 4290.026662312.656 ???2?????1??????????2???????∑?? 40.02360.1960.12230.010.180.026667.7校验等效条件????????????1????????312.6560.0799825???1a)电流环近似条件13 ??????∑??13 85.760.0058340.43???1??????b)转速环小时间常数近似13 ??????????1385.760.01525.2???1??????可见满足近似等效条件。转速超调量的校验????2????????????????????????????∑??????272.21.13080.180.19610000.026660.129.9710转速超调量的校验结果表明,上述设计符合要求。7(3)在 matlab 仿真平台下搭建系统仿真模型8①限幅 时的仿真波形a转速9b电流c转速调节器输出10d转速调节器积分部分输出②不限幅时的仿真波形
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