...wd......wd......wd...運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)大作業(yè)直流PWM雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，根本數(shù)據(jù)如下：直流電機(jī)：額定功率185W，額定電樞電壓220VDC，額定電樞電流1.25A，勵(lì)磁電壓220VDC，勵(lì)磁電流0.16A，額定轉(zhuǎn)速1500rpm，額定轉(zhuǎn)矩12000g·cm，允許過載倍數(shù)1.2；PWM變換器：占空比15%-85%；時(shí)間常數(shù)：電磁時(shí)間常數(shù)10ms,機(jī)電時(shí)間常數(shù)87ms；控制器的最大輸入/輸出電壓均不超過3V設(shè)計(jì)要求：靜態(tài)指標(biāo),轉(zhuǎn)速/電流無靜差；動(dòng)態(tài)指標(biāo)，電流超調(diào)不超過5%；空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)不超過10%。請(qǐng)完成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)、理論仿真和調(diào)試。1.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)造圖直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)造圖如以下圖，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串極聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制PWM裝置。其中脈寬調(diào)制變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，到達(dá)設(shè)計(jì)要求。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)造圖2.電路設(shè)計(jì)H橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的如以下圖。PWM逆變器的直流電源由交流電網(wǎng)經(jīng)不控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容濾波，以獲得恒定的直流電壓。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對(duì)濾波電容充電，這時(shí)電容器兩端電壓升高稱作“泵升電壓〞。為了限制泵升電壓，用鎮(zhèn)流電阻Rz消耗掉這些能量，在泵升電壓到達(dá)允許值時(shí)接通VTz。H橋式直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路四單元IGBT模塊型號(hào)：20MT120UF主要參數(shù)如下：=1200V=16A=1002.1給定基準(zhǔn)電源此電路用于產(chǎn)生±15V電壓作為轉(zhuǎn)速給定電壓以及基準(zhǔn)電壓，如以下圖：給定基準(zhǔn)電源電路2.2雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器電路設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，必須對(duì)被控量進(jìn)展采樣，然后與給定值比擬，決定調(diào)節(jié)器的輸出，反響的關(guān)鍵是對(duì)被控量進(jìn)展采樣與測(cè)量。2.2.1電流調(diào)節(jié)器由于電流檢測(cè)中常常含有交流分量，為使其不影響調(diào)節(jié)器的輸入，需加低通濾波。此濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)表示，由初始條件知濾波時(shí)間常數(shù)，以濾平電流檢測(cè)信號(hào)為準(zhǔn)。為了平衡反響信號(hào)的延遲，在給定通道上參加同樣的給定濾波環(huán)節(jié)，使二者在時(shí)間上配合恰當(dāng)。圖2-3含給定濾波與反響濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器2.2.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反響電壓含有換向紋波，因此也需要濾波，由初始條件知濾波時(shí)間常數(shù)。根據(jù)和電流環(huán)一樣的原理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也參加一樣時(shí)間常數(shù)的給定濾波環(huán)節(jié)。3.調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定本設(shè)計(jì)為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路根本數(shù)據(jù)如下1)電磁時(shí)間常數(shù)；2)機(jī)電時(shí)間常數(shù)；3)觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的允許過載倍數(shù)λ=1.2；設(shè)計(jì)指標(biāo)：1)靜態(tài)指標(biāo)：無靜差；2)動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量；空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。計(jì)算反響關(guān)鍵參數(shù)：Ct=T/Ia=0.9408Ce=Ct/9.55=0.0985V.min/rnN=(UN-IN*R)/CeR=57.78Ωα=Unm/nN=0.002V/(r/min)β=Uim/Idm=2V/A3.1電流環(huán)的設(shè)計(jì)1〕確定時(shí)間常數(shù)PWM裝置滯后時(shí)間常數(shù)：Ts=0.0017s。電流濾波時(shí)間常數(shù):。T=0.0017+0.002=0.0037s(和一般都比小得多,可以當(dāng)作小慣性群近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié))。2〕選擇電流調(diào)節(jié)器構(gòu)造可按典型Ⅰ型設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的,所以把電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)成PI型的，其傳遞函數(shù)為式中——電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；——電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。3〕選擇電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)ACR超前時(shí)間常數(shù)；改電流環(huán)開環(huán)時(shí)間增益:要求，故應(yīng)取，因此于是，ACR的比例系數(shù)為:4〕校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率:〔1〕晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：即滿足近似條件；〔2〕忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響的條件：即滿足近似條件；〔3〕小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：即滿足近似條件。5〕計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容調(diào)節(jié)器輸入電阻為，各電阻和電容值計(jì)算如下取，取，取3.2轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)1〕確定時(shí)間常數(shù)〔1〕電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)〔2〕轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)〔3〕轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理2〕選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器構(gòu)造按跟隨和抗擾性能都能較好的原則,在負(fù)載擾動(dòng)點(diǎn)后已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié),為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差,還必須在擾動(dòng)作用點(diǎn)以前設(shè)置一個(gè)積分環(huán)節(jié),因此需要Ⅱ由設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)，故按典型Ⅱ型系統(tǒng)—選用設(shè)計(jì)PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為3〕選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)根據(jù)跟隨性和抗干擾性能都較好的原則取，則ASR超前時(shí)間常數(shù)為轉(zhuǎn)速開環(huán)增益：ASR的比例系數(shù)：4〕近似校驗(yàn)轉(zhuǎn)速截止頻率為：〔1〕電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件：現(xiàn)在滿足簡(jiǎn)化條件。〔2〕小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：現(xiàn)在滿足近似條件。5〕計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容調(diào)節(jié)器輸入電阻，則，取125，取0.5，取0.56〕檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時(shí)，查