電氣傳動課程設(shè)計報告-.docVIP

電氣傳動課程設(shè)計 班 級：06111102 姓名：古海君 學(xué)號：1120111573 其它小組成員： 余德本 梁澤鵬 王鵬宇 2014102摘要本次課程設(shè)計要求設(shè)計并調(diào)試出直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。通過搭建電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）和轉(zhuǎn)速環(huán)（外環(huán)）使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無靜差，動態(tài)時電流超調(diào)量小于5%，并且空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于10%。系統(tǒng)的驅(qū)動裝置選用晶閘管，執(zhí)行機構(gòu)為直流伺服電動機。本文首先明確了課程設(shè)計任務(wù)書，對其中的相關(guān)概念進(jìn)行分析。之后對課題的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行調(diào)研，了解雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用意義和價值。然后對實驗條件作了詳細(xì)介紹，包括實驗臺各個組成部分以及實驗設(shè)備的選型和工作原理。以上內(nèi)容均為課程設(shè)計準(zhǔn)備工作，之后重點記錄了實驗的測試、仿真和調(diào)試過程。其中，測試部分詳細(xì)介紹了各個電機參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)測試方法和數(shù)據(jù)結(jié)果，并利用這些數(shù)據(jù)計算調(diào)節(jié)器的參數(shù)；仿真部分利用matlab軟件通過已經(jīng)求得的參數(shù)得出計算機仿真結(jié)果，并觀察是否滿足任務(wù)書要求；調(diào)試部分是核心，給出了現(xiàn)場調(diào)試全部過程并配以圖片加以說明。文章最后給出測試結(jié)果從而得出結(jié)論，并論述了實驗注意事項并加以總結(jié)。轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛的直流調(diào)速系統(tǒng),，它可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，并且具有調(diào)速范圍廣、精度高、動態(tài)性能好和易于控制等優(yōu)點。轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律、性能特點和設(shè)計方法是各種交、直流電力拖動自動控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，值得更加深入的學(xué)習(xí)研究。目錄一、課程設(shè)計任務(wù)書1二、課題的發(fā)展?fàn)顩r研究意義1三、設(shè)備選型2四、實驗臺簡介4五、參數(shù)測試7六、參數(shù)設(shè)計13七、系統(tǒng)調(diào)試16八、系統(tǒng)測試結(jié)果23九、實驗室安全及實驗過程注意事項24十、總結(jié)和心得體會25參考文獻(xiàn) 25附1：實驗過程中遇到問題及解決方法 26附2：小組分工，個人主要工作及完成情況 27一、課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計并調(diào)試出直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。通過搭建電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）和轉(zhuǎn)速環(huán)（外環(huán)），同時使用兩個PI調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)下轉(zhuǎn)速無靜差，動態(tài)時電流超調(diào)量小于5%，并且空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于10%。系統(tǒng)的驅(qū)動裝置選用晶閘管，執(zhí)行機構(gòu)選用直流伺服電動機。二、課題的發(fā)展?fàn)顩r研究意義在電氣時代的今天，電動機一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。據(jù)資料統(tǒng)計，現(xiàn)在有90以上的動力 源來自于電動機。我國生產(chǎn)的電能大約有60用于電動機。可見，電動機與人們的生活息息相關(guān)、密不可分。1 直流電氣傳動經(jīng)歷了如下的發(fā)展歷程:開環(huán)控制單閉環(huán)控制多閉環(huán)控制;硬件控制軟件控制;模擬電路控制數(shù)模電路混合控制數(shù)字電路控制;分立元件電路控制小規(guī)模集成電路控制大規(guī)模集成電路控制。2 在電動機的控制方法中，轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速范圍廣、精度高、動態(tài)性能好和易于控制等優(yōu)點，所以長期以來，它一直占據(jù)壟斷地位，在許多工業(yè)部門，如機床軋鋼紡織造紙等需要高性能調(diào)速的場合得到廣泛的應(yīng)用。3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是一個復(fù)雜的自動控制系統(tǒng),在設(shè)計和調(diào)試過程中有大量的參數(shù)需要計算和調(diào)整，運用傳統(tǒng)的設(shè)計方法工作量大，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy.利用MATLAB/Simulink對電機系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究已經(jīng)成為近幾年人們研究的熱點。4 利用單片機控制雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵算法由軟件實現(xiàn)，可編程性好，可在不同的應(yīng)用場合采用不同的控制算法，且無需改變外圍電路，因而具有很好的靈活性，易于控制系統(tǒng)升級，可以滿足一些特殊場合要求。5 在智能控制方面，遺傳算法較工程設(shè)計法獲得了更優(yōu)的調(diào)節(jié)器參數(shù)，使得系統(tǒng)性能指標(biāo)有了顯著的提高；同時與傳統(tǒng)遺傳算法比較，新的自適應(yīng)遺傳算法大大提高了收斂速度，提高了設(shè)計效率，實驗證明遺傳算法在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計中具有有效性和實用價值。6根據(jù)實際運行情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，是系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)過程必不可少的重要步驟。由于系統(tǒng)的實際參數(shù)往往與理論設(shè)計時所取得的值有誤差，而且系統(tǒng)某些環(huán)節(jié)的非線性因素會造成使用理論設(shè)計出的參數(shù)不能立即獲得理想的調(diào)速性能，因此需反復(fù)調(diào)試。7 此外，往往需要先利用工具對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對閉環(huán)控制參數(shù)進(jìn)行計算。仿真結(jié)果可驗證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、調(diào)速性能和精度，使得調(diào)試過程更加簡化。8轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，且設(shè)計較為方便，是應(yīng)用非常廣泛的一種調(diào)速系統(tǒng)。它也是“運動控制系統(tǒng)”課程的重要內(nèi)容。目前,全國各大專院校、科研單位和廠家都在進(jìn)行雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)。9 隨著現(xiàn)代非線性技術(shù)發(fā)展，楊祖元等提出了采用模糊PID控制技術(shù)以提高調(diào)速系統(tǒng)抗擾動能力,為復(fù)雜、時變的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)獲得較優(yōu)控制效果提供了一種有效解決的途徑。新的雙閉環(huán)系統(tǒng)控制方法正在被更廣泛的挖掘和研究。10三、設(shè)備選型1. 直流伺服電動機1) 型號:130SZ012) 技術(shù)參數(shù)：3) 使用條件：海拔不超過4000m；環(huán)境溫度：40C55C；空氣相對濕度：95(25時)；振動：振頻10150Hz，加速度2.5g;；沖擊：7g(峰值）；允許溫升：不超過75K（海拔為1000m時）。4) 工作原理：電動機在本次實驗用作執(zhí)行元件，它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。它主要包括一個分布的定子繞組和一個旋轉(zhuǎn)電樞。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過并受磁場的作用而轉(zhuǎn)動。5) 功能：130SZ系列微型直流伺服電動機廣泛應(yīng)用于自動控制等系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，也可用作驅(qū)動元件。本系列電動機是我國自行設(shè)計的新系列產(chǎn)品，同老系列S系列產(chǎn)品相比，具有體積小、重量輕、力能指標(biāo)高等特點，且產(chǎn)品系列化程度高，零部件通用化程度強。6) 市場價格：600元。2. 交直流電流傳感器1) 型號:WBI125E012) 技術(shù)參數(shù)：IN：AC/DC 0-5A；OUT：DC 0-5V；電流測量精度：+0.5%。3) 工作原理：光電隔離原理、磁調(diào)制隔離原理。4) 功能：交直流電流傳感器可以將待檢測的電流信號轉(zhuǎn)換為便于測量的直流信號并進(jìn)行隔離傳送，構(gòu)成一個具有隔離功能的檢測電路，以保證系統(tǒng)電路和操作人員的安全?？蓪﹄娋W(wǎng)或電路中的交直流電流進(jìn)行實時測量，具有體積小、響應(yīng)快、高精度、低漂移等特點。5) 市場價格：182元。3. 交直流電壓傳感器（IN：AC/DC 0-500V；OUT：DC 0-5V）1) 型號:WBV125E012) 技術(shù)參數(shù)：IN：AC/DC 0-500V；OUT：DC 0-5V；電壓測量精度：+0.5%。 3) 工作原理：光電隔離原理、磁調(diào)制隔離原理。4) 功能：交直流電壓傳感器可以將待檢測的電壓信號轉(zhuǎn)換為便于測量的直流信號并進(jìn)行隔離傳送，構(gòu)成一個具有隔離功能的檢測電路，以保證系統(tǒng)電路和操作人員的安全。可對電網(wǎng)或電路中的交直流電壓進(jìn)行實時測量，具有體積小、響應(yīng)快、高精度、低漂移等特點。5) 市場價格：210元。四、實驗臺簡介實驗臺主要分為給定、驅(qū)動、執(zhí)行、檢測、電源及保護(hù)幾個功能模塊。強電和弱點由兩路開關(guān)分別控制。1. 電源模塊電源模塊提供了三個檔位的三相交流電，使用起來十分方便。電源模塊2. 電源開關(guān)及保護(hù)模塊電源開關(guān)有三個，分別為實驗臺電源總開關(guān)、強電開關(guān)和弱電開關(guān)。為避免危險，該模塊還加入了急停按鈕以及各種錯誤類型的報警指示燈，便于實驗安全進(jìn)行。電源開關(guān)及保護(hù)模塊3. 弱電給定模塊弱電給定模塊用于產(chǎn)生給定電壓不同、方向不同的的階躍或斜坡信號。在本實驗中均使用階躍信號控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而起到弱電控制強電作用。弱電給定模塊4. 驅(qū)動模塊驅(qū)動模塊由晶閘管構(gòu)成的三相橋式電路組成，為電機轉(zhuǎn)動提供可控電壓。驅(qū)動模塊5. 執(zhí)行模塊執(zhí)行模塊包括電動機、發(fā)電機及其勵磁。共有四個電樞接口及四個勵磁接口共八個接口。兩個可調(diào)恒壓源提供勵磁電壓。執(zhí)行模塊6. 檢測模塊實驗中用到的檢測模塊包括電流檢測模塊和轉(zhuǎn)速檢測模塊，用于搭建反饋通道，其中反饋系數(shù)可以根據(jù)需要自行調(diào)整。轉(zhuǎn)速檢測模塊五、參數(shù)測試1. 測量電機兩條機械特性曲線，并計算靜差率1) 實驗電路圖機械特性測試電路2) 實驗步驟a) 按原理圖接線，最小負(fù)載，給定電壓為零。b) 老師檢查后方可上電。c) 逐步增大給定電壓，當(dāng)電機開始運行時，將負(fù)載開關(guān)打到空載位置。d) 逐漸增大給定電壓，使電樞電壓為110V，記錄此時的轉(zhuǎn)速和電樞電流。e) 將負(fù)載開關(guān)閉合到小負(fù)載位置記錄此時的轉(zhuǎn)速和電樞電流。f) 逐漸增加負(fù)載，記錄負(fù)載電流分別為0.6A4A區(qū)間5個數(shù)據(jù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。g) 調(diào)整給定電壓，電樞兩端電壓為55V.重復(fù)上述步驟。3) 實驗數(shù)據(jù)記錄Ud=110V時：空載轉(zhuǎn)速n0=1720轉(zhuǎn)速n（r/min）160015501470電樞電流I（A）11.52Ud=55V時：空載轉(zhuǎn)速n0=850 轉(zhuǎn)速n（r/min）800780720電樞電流I（A）0.50.714) 機械特性曲線機械特性曲線5) 轉(zhuǎn)差率計算當(dāng)Ud=110V時：當(dāng)Ud=55V時：2. 測量電樞回路各個電阻1) 實驗電路圖電阻測量電路2) 實驗步驟a) 按圖接線，變阻器采用負(fù)載變阻箱，將負(fù)載變阻箱上的開關(guān)撥到“斷”位置,電阻值為最大值。轉(zhuǎn)動電機電樞。b) 先合電源開關(guān)，確保給定電壓值為“0”，方可閉合主控開關(guān)。開環(huán)電路實驗，防止直流電動機直接啟動。c) 緩慢調(diào)節(jié)給定電壓，整流裝置輸出電壓Ud=(30-70)%Unom，調(diào)節(jié)變阻器使I=1A,2A.，讀取電樞電流和變阻器電壓值。d) 在給定電壓不變的條件下，調(diào)節(jié)變阻器，重新讀取電流、變阻器電壓電壓值。e) 聯(lián)立方程，計算出電樞回路總電阻R。f) 將給定電壓減為“0”，關(guān)斷主控開關(guān)，再關(guān)斷電源開關(guān)。g) 短接電樞兩端，重復(fù)上述步驟，得到電樞回路電阻R，即不包括電樞電阻的電阻。Ra=R-R。h) 短接電樞和電抗器兩端，重復(fù)上述步驟，即可得到平波電抗器直流電阻RL。 RL=R-R。（注意此時的電流）i) Rn=R-Ra-RL。3) 實驗數(shù)據(jù)記錄及各電阻值計算不接入勵磁：UdUr1I1Ur2I280V76.6V0.5A71V1A短接電動機：UdUr1I1Ur2I280V77.9V0.5A74.0V1A短接電動機和平波電抗器：UdUr1I1Ur2I280V78.8V1.5A80.6V0.51A綜合以上數(shù)據(jù)可得：3. 測試飛輪矩GD21) 計算公式2) 實驗步驟a) 在空載時測試空載功率P0，計算T0。b) 逐漸增大給定電壓，使轉(zhuǎn)速達(dá)到1500rad/s，然后突然掉電（將給定信號斷開），用示波器測試dt，計算飛輪矩。c) 給定電壓減小至“0”，再閉合給定信號開關(guān)。d) 將轉(zhuǎn)速達(dá)到1600rad/s.重復(fù)上述實驗步驟。e) 取其平均值為飛輪矩的測試值。3) 實驗數(shù)據(jù)記錄及飛輪矩計算轉(zhuǎn)速r/min電壓電流100066.50.313.90.273150098.20.3850.2841600104.40.385.50.293GD2=（0.273+0.284+0.293）/3=0.2834. 測試電勢常數(shù)1) 測試原理調(diào)節(jié)負(fù)載使得不同電壓時電流始終相等，此時n=Ud/ Ce，因此測得不同轉(zhuǎn)速下的整流電壓值可聯(lián)立方程得到：。2) 實驗數(shù)據(jù)記錄及電勢常數(shù)計算56.280089.21300 5. 測試晶閘管放大倍數(shù)Ks12345001760.796.4005.6715.1818.0812.986. 測試電流反饋系數(shù)0.8411.21.011.21.451.21.21.211.27. 測試轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)n300600900120015001.12.03.14.05.00.003670.003330.003440.003330.003330.003388. 測試晶閘管整流延時TsTs=1.67ms9. 測試電機電磁時間常數(shù)Tl 六、參數(shù)設(shè)計轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計主要分三步進(jìn)行，首先要確定轉(zhuǎn)速、電流環(huán)有關(guān)的參數(shù)等，然后設(shè)計電流內(nèi)環(huán)，最后設(shè)計轉(zhuǎn)速外環(huán)。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖1. 相關(guān)參數(shù)確定首先，已知=1/300，=1.2。由，得到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出限幅為5.8V；由，得到電流調(diào)節(jié)器輸出限幅為5V。整流裝置滯后時間常數(shù)Ts=1/mf=0.00167s；電流濾波時間常數(shù)T0i取0.002s，轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)T0n取0.01s。2. 設(shè)計電流環(huán)實際系統(tǒng)中的電磁時間常數(shù)T1遠(yuǎn)小于機電時間常數(shù)Tm，因而電流的調(diào)節(jié)過程比轉(zhuǎn)速的變化過程快得多，反電動勢對電流環(huán)來說只是一個變化緩慢的擾動作用，在電流調(diào)節(jié)器ASR的調(diào)節(jié)過程中可以近似的認(rèn)為反電動勢基本不變，即E0。這樣，在設(shè)計電流環(huán)時，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)作用，而將電動勢反饋斷開。再把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)，最后，Ts和T0i都比T1小得多，可以當(dāng)做小慣性環(huán)節(jié)處理，等效成一個慣性環(huán)節(jié)，取：Ti=Ts+T0i=0.0017+0.002=0.0037(s)電流環(huán)最終簡化成下圖：簡化后的電流環(huán)將電流環(huán)校正為典型型系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為：WACRs=Kiis+1is取i=Tl，其中Tl=LR=0.211.2=0.018s。任務(wù)要求i5% ，按照典型I型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系，應(yīng)取KITi=0.5，因此：KI=0.5Ti=0.50.0037=135.1s-1于是，ACR的比例系數(shù)為：Ki=KIiRKsi=135.10.01811.2131.2=1.7取R0=40K，可計算得到：Ri=KiR0=68KCi=i/Ri=0.26F3. 設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)處理控制對象傳遞函數(shù)。求得電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)：；由于KITi=0.5，可簡化得到：；將給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)等效移到環(huán)內(nèi)，然后將兩個小慣性環(huán)節(jié)合并，即得到新的時間常數(shù)：；為實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，必須在擾動作用點前設(shè)置一個積分環(huán)節(jié)。擾動作用點后已經(jīng)有一個積分環(huán)節(jié)，因此從靜態(tài)無差考慮，需要采用型系統(tǒng)。從動態(tài)性能上看，考慮轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和非線性后，調(diào)速系統(tǒng)的跟隨性能與抗擾動性能一致，而典型型系統(tǒng)具有良好抗擾動性。所以按照典型型系統(tǒng)設(shè)計。要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型型系統(tǒng)，ASR也應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：；可得開環(huán)傳遞函數(shù)：；其中轉(zhuǎn)速開環(huán)增益；按照跟隨性能和抗擾動性能最好原則，取h=5，則轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：轉(zhuǎn)速開環(huán)增益：KN=h+12h2T2=396.4(s-2) 由此可計算：Kn=KNniCeTmnR=14.64令R0=40K,可計算得到：Rn=KnR0=585.6KCn=n/Rn=0.15F 七、系統(tǒng)調(diào)試1. 仿真調(diào)試1) 直流電機開環(huán)仿真模型。根據(jù)測試得到的電路參數(shù)，即R=11.2，Tl=0.018s，Ce=0.066，Cm=0.63，Tm=0.289s，利用matlab中的simulink工具進(jìn)行仿真，仿真圖及結(jié)果如下：直流電機開環(huán)模型仿真圖及結(jié)果2) 雙閉環(huán)仿真模型在開環(huán)模型的基礎(chǔ)上，搭建雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型。仿真圖及結(jié)果如下：雙閉環(huán)模型仿真圖及結(jié)果2. 現(xiàn)場調(diào)試1) 調(diào)試步驟a) 電動機開環(huán)情況下運行，負(fù)載為1A，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分，測試電流、轉(zhuǎn)速的極性。b) 設(shè)定調(diào)節(jié)器的限幅值。c) 搭建雙閉環(huán)，先調(diào)試系統(tǒng)內(nèi)環(huán)，電流環(huán)參數(shù)初始值為理論設(shè)計的參數(shù)。d) 轉(zhuǎn)速環(huán)（外環(huán)）搭建成1:1反相器。e) 逐漸增大給定電壓，負(fù)載電流為1A，調(diào)整電流環(huán)參數(shù)，使系統(tǒng)迅速穩(wěn)定，不振蕩。f) 逐漸增加負(fù)載，調(diào)整電流環(huán)參數(shù)，使系統(tǒng)迅速穩(wěn)定，不振蕩。g) 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，逐漸改變負(fù)載電流（空載、1 A、1.5 A 、2 A 、3 A ），記錄轉(zhuǎn)速的變化，記錄此時的電流環(huán)參數(shù)。h) 突加給定，用示波器觀察轉(zhuǎn)速和電流的超調(diào)量。i) 調(diào)整電流環(huán)參數(shù)，使超調(diào)量滿足指標(biāo)要求。j) 搭建雙閉環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)初始值為理論設(shè)計值。k) 逐漸增大給定電壓，負(fù)載電流為1A，調(diào)整轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù)，使系統(tǒng)迅速穩(wěn)定，不振蕩。l) 逐漸增加負(fù)載，調(diào)整轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù)，使系統(tǒng)迅速穩(wěn)定，不振蕩。m) 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，逐漸改變負(fù)載電流，記錄轉(zhuǎn)速的變化。記錄此時的電流環(huán)參數(shù)。n) 突加給定，示波器觀察轉(zhuǎn)速和電流超調(diào)量，調(diào)整電流環(huán)參數(shù)，使超調(diào)量滿足指標(biāo)要求。o) 做抗干擾特性實驗。2) 調(diào)試現(xiàn)場展示首先調(diào)試內(nèi)環(huán)，即電流環(huán)。將外環(huán)設(shè)置為反相器，內(nèi)環(huán)按照理論計算得到的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，R=68k，C=0.26F。得到電流能夠在一定程度下穩(wěn)定，但階躍響應(yīng)幾乎沒有超調(diào)。依據(jù)上述分析應(yīng)當(dāng)將P調(diào)大，I調(diào)小。首先將P調(diào)大，得到參數(shù)為R=100K，C=0.26F的一組數(shù)據(jù)。觀察波形情況，得到波形階躍響應(yīng)超調(diào)仍很小。經(jīng)過不斷地調(diào)節(jié)，得到參數(shù)為R=95K，C=0.18F的一組數(shù)據(jù)。觀察波形情況，發(fā)現(xiàn)波形迅速穩(wěn)定，階躍響應(yīng)有超調(diào)，符合調(diào)節(jié)要求。從而得到電流環(huán)的理想?yún)?shù)。保持電流環(huán)參數(shù)不變，接下來調(diào)試轉(zhuǎn)速環(huán)。首先將轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù)設(shè)置為理論計算值R=586k，C=0.15F。得到電流波形振蕩較大，而且動態(tài)超調(diào)大于5%，轉(zhuǎn)速從空載啟動到額定值時的超調(diào)量極小。嘗試減小轉(zhuǎn)速環(huán)比例系數(shù)，并且調(diào)節(jié)R=480k，電容值不變，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量稍大了一些，但電流波形振蕩依然比較嚴(yán)重。保持R值不變，增大電容值，使C=0.2F發(fā)現(xiàn)電流波形的振蕩更加嚴(yán)重，因此應(yīng)該減小電容值。繼續(xù)保持R值不變，減小電容值，使C=0.1F，此時電流波形振蕩減小，但仍然不是最理想狀態(tài)。之后經(jīng)過不斷的調(diào)試和修改，發(fā)現(xiàn)當(dāng)R=520k，C=0.09F時波形較為理想。電流振蕩仍存在，但符合實際情況，轉(zhuǎn)速的動態(tài)超調(diào)較理論值稍有增大，但也滿足條件，波形較為完美。八、系統(tǒng)測試結(jié)果最終得到最優(yōu)參數(shù)為Ri=95k，Ci=0.18F；Rn=520 k，Cn=0.09F。其中轉(zhuǎn)速超調(diào)為8.3%，穩(wěn)態(tài)無靜差。經(jīng)過抗干擾測試，系統(tǒng)接收擾動后均能夠很快恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)，波形略有波動，因此系統(tǒng)調(diào)試完畢，完全符合任務(wù)書要求。最終的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)波形示意圖如下所示：九、實驗室安全及實驗過程注意事項1. 實驗必須按照實驗指導(dǎo)書和指導(dǎo)教師的要求進(jìn)行。2. 實驗室總電源的開啟應(yīng)由實驗室工作人員來控制，其他人員未經(jīng)許可不得操作。3. 實驗臺右上方提供三相電源。其中三相轉(zhuǎn)換開關(guān)旋鈕0123檔依次為080V110V220V，實驗過程中嚴(yán)格按照實驗要求選擇電源電壓。4. 實驗時不得觸碰電機以免發(fā)生危險。5. 實驗時，先連線，后加電。實驗時若需改接電路，必須先斷電，改接完后再加電。6. 連線前，要對連接線進(jìn)行外觀檢查，并檢查線路中有無短路回路存在，避免觸電或損壞設(shè)備。7. 加電時，應(yīng)在同組全體成員都同意且確保安全的情況下進(jìn)行，實驗中若用到變阻器，應(yīng)先將其阻止置于最大位再慢慢下調(diào)，而調(diào)壓器調(diào)壓應(yīng)先調(diào)到零，再慢慢上調(diào)。注意不要用手觸摸36V安全電壓以上的帶電體。8. 電動機勵磁電源一定要接線牢靠，防止飛車現(xiàn)象發(fā)生。9. 實驗過程中，若出現(xiàn)漏電或故障，應(yīng)立即按下急停按鈕切斷電源，并向指導(dǎo)教師匯報，不得自行處理，等待事故處理結(jié)束后，再繼續(xù)實驗。10. 實驗過程中，如出現(xiàn)蜂鳴器報警聲，此時應(yīng)迅速觀察故障提示燈并按下止鈴和復(fù)位按鈕，然后斷開控制電路電源，自行檢查電路錯誤后再繼續(xù)實驗。11. 實驗結(jié)束后，應(yīng)按要求先斷電，后拆線。斷電前調(diào)壓器先調(diào)到零。做好整理工作，實驗設(shè)備歸回原位，清掃實驗場地，切斷電源，填寫設(shè)備使用記錄經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后方能離開。十、總結(jié)和心得體會雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不僅具有良好的靜特性(接近理想的“挖土機特性”)，還具有較好的動態(tài)特性，其起動時間短(動態(tài)響應(yīng)快)，超調(diào)量也較小。此外，系統(tǒng)抗擾動能力強，電流環(huán)能較好地克服電網(wǎng)電壓波動的影響，而轉(zhuǎn)速環(huán)能抑制被它包圍的各個環(huán)節(jié)擾動的影響，并最后消除轉(zhuǎn)速偏差。利用兩個調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)電流和轉(zhuǎn)速，這樣可以分別進(jìn)行設(shè)計，分別調(diào)整(先調(diào)好電流環(huán)，再調(diào)轉(zhuǎn)速環(huán))，調(diào)整方便。轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律、性能特點和設(shè)計方法是各種交、直流電力拖動自動控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，值得更加深入的學(xué)習(xí)研究。通過實際調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)器最優(yōu)參數(shù)的選擇是很難確定的。雖然通過軟件仿真和理論計算已經(jīng)可以得出最優(yōu)參數(shù)值，但實際系統(tǒng)存在諸多不可測因素，導(dǎo)致理論參數(shù)值與實際參數(shù)值的選取存在一定差距，因此今后學(xué)習(xí)不能僅局限于理論，一定要多走進(jìn)現(xiàn)場，在實踐中進(jìn)步。但是理論基礎(chǔ)仍然是實際操作的前提，只有通過計算確定各個參數(shù)大致范圍，實際調(diào)試才不會盲目，因此擁有扎實的理論基礎(chǔ)也很重要。這次課程設(shè)計不僅讓我鞏固了電力電子技術(shù)和電氣傳動課程中所學(xué)的核心知識，也通過團(tuán)隊合作完成了雙閉環(huán)典型系統(tǒng)的設(shè)計，我對工程實踐的步驟和環(huán)節(jié)認(rèn)識也更為深入，受益頗多。參考文獻(xiàn)1周金龍.直流電動機動態(tài)控