實(shí)訓(xùn)報(bào)告十機(jī)架連軋機(jī)分部傳動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 河南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)十機(jī)架連軋機(jī)分部傳動(dòng)直流十機(jī)架連軋機(jī)分部傳動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 李康康 學(xué) 院： 電氣信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化 1141 學(xué) 號(hào)： 201110710126 專業(yè)課程： 自動(dòng)控制系統(tǒng) 指導(dǎo)教師： 程輝 2014 年 12 月 26 日 課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及成績(jī)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及成績(jī)序號(hào)評(píng)審項(xiàng)目指 標(biāo)滿分評(píng)分1工作態(tài)度遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)認(rèn)真；作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，踏實(shí)肯干。 5 分2工作量按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，難易程度和工作量符合要求。 20 分全勤： 得 10 分有遲到、早退、請(qǐng)假現(xiàn)象： 得 8 分曠課 1 天： 得 5 分曠課 2

2、天： 得 2 分3出勤情況曠課超過 2 天： 得 0 分10 分4設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案能靈活運(yùn)用相關(guān)專業(yè)知識(shí)，有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)，有獨(dú)特見解，設(shè)計(jì)有一定應(yīng)用價(jià)值。30 分5實(shí)驗(yàn)技能動(dòng)手能力強(qiáng)，能獨(dú)立完成安裝、調(diào)試等實(shí)際操作，能解決設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題。10 分6小組表現(xiàn)注重團(tuán)隊(duì)合作，在小組中表現(xiàn)突出，對(duì)設(shè)計(jì)方案的制定及選取起主要作用，在實(shí)驗(yàn)操作過程中，承擔(dān)主要執(zhí)行者。5 分7設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量報(bào)告結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)合理；文理通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符合規(guī)范；圖表完備、正確，繪圖準(zhǔn)確、符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；。20 分合 計(jì)評(píng)語：等等 級(jí)：級(jí)： （優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）評(píng)閱人：評(píng)閱人

3、： 職稱：職稱： 日日 期：期： 年年 月月 日日 目目 錄錄摘要摘要- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - abstractabstract- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 緒論緒論- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 1 1 1 系統(tǒng)方案的選擇系統(tǒng)方案的選擇- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 2 1.1 調(diào)速方案的選擇- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -21.2 直流電動(dòng)機(jī)的選擇- - - - - - - - - - - - - - - -

5、- - - - -21.3 電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇- - - - - - - - - - - - - - - - - - -2 1.4 主電路結(jié)構(gòu)的選擇- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 2 2 硬件的設(shè)計(jì)硬件的設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -6-62.1 整流變壓器的計(jì)算和選擇- - - - - - - - - - - - - - - - - -6 2.2.1 整流元件的計(jì)算和選擇

6、- - - - - - - - - - - - - - - - - -6 2.2 平波電抗器的計(jì)算和選擇- - - - - - - - - - - - - - - - - -7 2.3 電阻的計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 2.4 電流的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 2.4.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 2.4.2 電流環(huán)的校驗(yàn)- - - - - - - - - - - - - - -

7、 - - - - - - 10 2.5 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 2.5.1 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 2.5.2 轉(zhuǎn)速環(huán)的校驗(yàn)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 3 3 系統(tǒng)的系統(tǒng)的 matlab/simulinkmatlab/simulink 仿真仿真- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

8、-13 3.1 系統(tǒng)的仿真模型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 3.1.1 開環(huán)和單閉環(huán)直流系統(tǒng)的仿真模型- - - - - - - - - - - - - -13 3.2 雙閉環(huán)的仿真模型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -14 3.3 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 3.4 系統(tǒng)仿真的輸出及結(jié)果分析- - - - - - - - - - - - - - - - 17 3.4.1 物理模型的仿真結(jié)果- - - - - -

9、 - - - - - - - - - - - - - 17 3.4.2 數(shù)學(xué)模型的仿真結(jié)果- - - - - - - - - - - - - - - - - - -18結(jié)束語結(jié)束語- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20致謝致謝- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)- - - - - - - - - -

10、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22 十字架連軋機(jī)分部傳動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘摘 要要 工業(yè)上，為了提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，充分利用晶閘管元件及電動(dòng)機(jī)的過載能力，要求實(shí)現(xiàn)理想啟動(dòng)，即要求在啟動(dòng)過程中，是啟動(dòng)電流一直保持最大允許值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速迅速以直線規(guī)律上升，以縮短啟動(dòng)時(shí)間；啟動(dòng)結(jié)束后，電流從最大值迅速下降為負(fù)載電流值且保持不變，轉(zhuǎn)速維持給定轉(zhuǎn)速不變。又因調(diào)速精度要求較高，故采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。啟動(dòng)時(shí)

11、，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流一直保持最大允許值，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定器的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能很好，具有調(diào)速范圍廣、精度高、動(dòng)態(tài)性能好和易于控制等優(yōu)點(diǎn)，所以在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器, 即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(asr)和電流調(diào)節(jié)器(acr), 分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。本文對(duì)直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，對(duì)直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理進(jìn)行了一些說明，介紹了其主電路、檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了電流調(diào)節(jié)

12、器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)以及一些參數(shù)的選擇和計(jì)算，使其滿足工程設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器design and simulation of fuzzy double close loop speeed regulation system dc speed regulating systemabstract the application of motor has spread into all kinds of fields of national economy and pepoles daily life as the main mechanic-elec

13、tronic energy conversion device.double close loop speed regulation system control is often adopted in the digital control system of motor. although it is simply constructed, it is not the best to get better control performance only by regulating parameters , such as to overcome larger disturbance to

14、 improve dynamic quality. the paper firstly describes the speed control regulation of dc motor then elaborates the present development condition of the double close loop speed regulation system control and the fuzzy control and the principle of the fuzzy control . taking the fuzzy double close loop

15、speed regulation system control as the research object, this paper presents a fuzzy double close loop speed regulation system controller for double closed loop dc speed regulating system.the matlab/simulink simulation model by setting up two kinds of control modes are simulated,which suggests fuzzy

16、control can greatly improve the effects by its stronger anti-disturbance and good dynamics.keywords double close loop speed regulation system；speed regulator；current regulator緒緒 論論 許多生產(chǎn)機(jī)械要求在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行速度的平滑調(diào)節(jié)，并且要求具有良好的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能。而直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好以及具有良好的動(dòng)態(tài)性能，在高性能的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)幾乎都采用直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是

17、直流調(diào)速控制系統(tǒng)中發(fā)展得最為成熟，應(yīng)用非常廣泛的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對(duì)于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動(dòng)作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和 pi 調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)可以再保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求起制動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。在實(shí)際工作中，我們希望在電機(jī)最大電流限制的條件下，充分利用電機(jī)的允許過載能力，最好是在過度過程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度啟動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來，使

18、轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這時(shí)，啟動(dòng)電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長(zhǎng)的。這是在最大電流轉(zhuǎn)矩的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的啟動(dòng)過程。 隨著社會(huì)化大生產(chǎn)的不斷發(fā)展，電力傳動(dòng)裝置在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的得到廣泛應(yīng)用，對(duì)其生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，這就需要越來越多的生產(chǎn)機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)調(diào)速，因此我們就要對(duì)這樣的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)作一些深入的了解和研究。 本次設(shè)計(jì)的課題是雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，包括主電路和控制回路。主電路由晶閘管構(gòu)成，控制回路主要由檢測(cè)電路，驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，檢測(cè)電路又包括轉(zhuǎn)速檢測(cè)和電流檢測(cè)等部分。1 系統(tǒng)方案的選擇系統(tǒng)方案的選擇1.1 調(diào)速方案的選擇調(diào)速方案的選擇 調(diào)

19、速選澤包括以下幾種：直流電動(dòng)機(jī)的選擇、電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇、確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)原理框圖及仿真圖。1.2 直流電動(dòng)機(jī)的選擇直流電動(dòng)機(jī)的選擇 三相全控橋式整流器電路采用共陰極接法的三相半波和共陽極接法的三相半波的串聯(lián)組合，由于共陰極組在正半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是正向電流；共陽極組在負(fù)半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是反向電流，因此變壓器繞組中沒有直流磁通，且每相繞組正負(fù)半周都有電流流過，提高了變壓器的利用率，且直流側(cè)脈動(dòng)較小，元件利用率較好，無直流磁化同時(shí)波形畸變較小，故選擇三相全控橋式整流電路可用來給直流電機(jī)供電,啟動(dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流一直

20、保持最大允許值，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定器的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。 根據(jù)任務(wù)的分配，我們組分的是第六臺(tái)機(jī)架連軋機(jī)，此機(jī)架連軋的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 z2-71，電動(dòng)機(jī)的參數(shù)見表 1-1：表 1-1 電動(dòng)機(jī) z2-71 的參數(shù)電機(jī)型號(hào)(kw)np(v)nu(a)ni(r/min)nn()ar()2agd2mn p 極對(duì)數(shù)z2-71142306114500.89.811.3 電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇 常用的整流器主電路比較和常用整流電路的計(jì)算系數(shù)分別見表 1-2 和 1-3。 表

21、1-2 常用的整流器主電路比較形式特點(diǎn)單相半空橋式單相全控橋式三相半波三相全控橋式雙反星形帶平衡電抗器三相半空橋式雙三相橋帶平衡電抗器變壓器利用率較好（0.9）較好（0.9）差（0.74）好（0.95）一般（0.79）好（0.95）好（0.97）脈動(dòng)情況一般（m=2）一般（m=2）一般(m=3)較?。╩=6）較小(m=6)較小(m=6)較小(m=12)器件利用率好（180）好（180）較好（120 ）較好（120）較好（120 ）較好（120 ）較好（120 ）直流磁化無無無無無無無波形畸變一般（0.9）一般（0.9）嚴(yán)重（0.827）較?。?.955）較小（0.955）較?。?.955）?。?/p>

22、0.955）應(yīng)用場(chǎng)合10k 以下不可逆10kw 以下可（不）逆50kw 以下及電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁10200kw 可（不）逆，應(yīng)用范圍廣低壓大 電流 不可逆四象限運(yùn)行 表 1-3 常用整流電路的計(jì)算系數(shù)電路形式單相半空單相全控三相半波三相半空三相全控?fù)Q相電抗壓降計(jì)算系數(shù)x0.7070.7070.8660.50.5整流電壓計(jì)算系數(shù)uv0.90.91.172.342.34電壓計(jì)算系數(shù)kut1.411.412.452.452.45電流計(jì)算系數(shù)kit0.450.450.3670.3670.367二次相電流計(jì)算系數(shù)kiv110.5770.8160.816一次相電流計(jì)算系數(shù)kil110.4720.8160.816視

23、在功率計(jì)算系數(shù)ksi1.111.111.351.051.05漏抗計(jì)算系數(shù)ktl112.121.221.22漏抗折算系數(shù)kl01102電阻折算系數(shù)kr11122 通過以上數(shù)據(jù)分析可以知道選擇晶閘管三相全控橋式變流供電。1.4 主電路結(jié)構(gòu)的選擇主電路結(jié)構(gòu)的選擇工業(yè)上，為了提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，充分利用晶閘管元件及電動(dòng)機(jī)的過載能力，要求實(shí)現(xiàn)理想啟動(dòng)，即要求在啟動(dòng)過程中，是啟動(dòng)電流一直保持最大允許值，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)以最帶轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速迅速以直線規(guī)律上升，以縮短啟動(dòng)時(shí)間；啟動(dòng)結(jié)束后，電流從最大值迅速下降為負(fù)載電流值且保持不變，轉(zhuǎn)速維持給定轉(zhuǎn)速不變，又因調(diào)速精度要求較高，故采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)

24、。啟動(dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流一直保持最大允許值，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)其主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定器的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于最大電流時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。得到過電流的自動(dòng)保護(hù)。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過程中表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。選擇的雙閉環(huán)的原理框圖為圖 1-1：asracrmtgnunui

25、unuiuiuctugtvtanindil+-+-圖 1-1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖2 硬件的設(shè)計(jì)硬件的設(shè)計(jì)2.1 整流變壓器的計(jì)算和選擇整流變壓器的計(jì)算和選擇 2.2.1 整流元件的計(jì)算和選擇整流元件的計(jì)算和選擇 (1）額定電壓的選擇，即tnu取,vvukuuitn5 .9185 .61212545. 2)32()32(2800tnuv式中，為晶閘管的電壓計(jì)算系數(shù)；為整流變壓器二次相電壓。utk2u (2）額定電流選擇，即:)(avti取,()(1.5 2)(1.5 2) 0.367 6133.58 44.77t avitnik iaa40tia式中,為晶閘管電流計(jì)算系數(shù)；為整流變壓器二次側(cè)的

26、額定電流。itkni二次相電壓的計(jì)算如下：2u,取=125vvvbkuuuvn05.13121.1099 . 034. 2230)2 . 11 ()2 . 11 (22u式中，為變壓器二次相電壓，單位為 v；為電動(dòng)機(jī)的額定電壓，單位為 v；2unu為整流電壓計(jì)算系數(shù)；b 為電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)，一般取。 uvk95. 090. 0b整流變壓器的電流計(jì)算如下：20.816 6149.78ivnik iaakikinil28.2876. 161816. 01式中，為二次相電流計(jì)算系數(shù)；當(dāng)整流器用于電樞供電時(shí)，一般?。籭vkndnii為一次相電流計(jì)算系數(shù)；k 為變壓器的電壓比。ilk整流變壓器的容量計(jì)算

27、如下：111 13 220 28.2818664.8smu iva 22223 125 49.7818667.5sm u iva vasss15.18666)5 .186678 .18664(21)(21212.2 平波電抗器的計(jì)算與選擇平波電抗器的計(jì)算與選擇由于一個(gè)整流電路中，通常包含有電動(dòng)機(jī)電樞電抗、變壓器漏抗和外接電抗器的電抗三個(gè)部分，因此，首先應(yīng)求出電動(dòng)機(jī)電樞（或勵(lì)磁繞組）及整流變壓器的漏抗，再求出需要外接電抗器的電感值。1. 用于限制輸出電流脈動(dòng)的臨界電感/mh2lmhisukldi28.4281 . 005. 061125045. 1min222式中為臨界計(jì)算系數(shù)，三相全控橋?yàn)?1

28、.045；為電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，2kis三相電路；為整流變壓器二次相電壓，單位為 v；為電動(dòng)機(jī)最%10%5is2umindi小工作電流，單位為 a，取電動(dòng)機(jī)額定電流的。%10%52. 用于保證輸出電流連續(xù)的臨界電感 /mh1lmhmhiukiuklnd4 .282 .1461) 1 . 005. 0(125693. 0) 1 . 005. 0(21min211取= 25mh1l3. 直流電動(dòng)機(jī)的漏電感/mhdlmhmhipnuklnnndd6 .154 .106114501210230)128(21033 4. 折合到整流變壓器二次側(cè)的每相漏電感/mhtlmhmhiuuklndltt99.

29、739. 061125)0 . 105. 0(9 . 32式中為計(jì)算系數(shù)，三相全橋取 3.9，整流變壓器阻抗電壓百分比，一般取tkdlu；為整流變壓器二次相電壓，單位為 v；為直流電動(dòng)機(jī)的額定電流，0 . 105. 02uni單位為 a。5. 實(shí)際應(yīng)串入的平波電抗器電感 /mhpl1()25(122 5)3pdtlllnlmh 式中，n 為系數(shù)，在三相橋路中取 2，其余取 1.6. 電樞回路總電感l(wèi)23122 525pdtllllmhmhmhmh 2.3 電阻的計(jì)算電阻的計(jì)算1. 電動(dòng)機(jī)電樞電阻 ra：ra=0.82. 電樞回路總電阻r 22 0.81.6arr22 0.81.6arr始終為平

30、波電抗器的電阻，可從電抗器產(chǎn)品手冊(cè)中查得或?qū)崪y(cè)。ar2.4 電流環(huán)的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)電流環(huán)的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)2.4.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)電流環(huán)的設(shè)計(jì) (1) 三相電橋的平均失控時(shí)間=0.0017s,電流濾波時(shí)間ststoi002. 0 stttoisi0037. 0(2) 確定將電流環(huán)設(shè)計(jì)成何種典型系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求：，%5% ist03. 01而且1011. 80037. 003. 01itt因此，電流環(huán)可按典型 i 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 (3) 電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇。acr 選用 pi 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 skkswacr1)(iiiacr 參數(shù)選擇如下：sti03. 01電流開環(huán)增益：因要求，故應(yīng)取，因

31、此%5% 5 . 0i1tk11i11 .1350037. 05 . 05 . 0sstk于是，acr 的比列系數(shù)為62. 11 . 0408 . 0203. 01 .135siiikrkk (4) 因?yàn)?且有電機(jī)參數(shù)可知： =eekeaffkl i1.8aflfi 12200.96230fuar728. 1ek所以sradkriukeeannome/105728. 18 . 061230即給定值為 =105/rad s62. 1ik5403. 062. 1iipkk2.4.2 電流環(huán)的校驗(yàn)電流環(huán)的校驗(yàn) (1) 校驗(yàn)近似條件 電流環(huán)截至頻率為：1135.1ciiks校驗(yàn)整流裝置傳遞函數(shù)的近似條

32、件是否滿足，因?yàn)?135.1ciiks111196.133 0.0017cisst所以滿足近似條件。校驗(yàn)忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響的近似條件是否滿足113ttmci因?yàn)?31135.700.18 0.03cimlst t所以滿足近似條件。校驗(yàn)小時(shí)間常數(shù)的近似處理是否滿足條件113ttmci因?yàn)?1111182.39330.0017 0.002cisoistt所以滿足近似條件。2.5 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)和校驗(yàn)2.5.1 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì) (1) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為 2=0.0074s，轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)=0.01sitontstttonin0174. 02 (2) 確定將轉(zhuǎn)速環(huán)

33、設(shè)計(jì)成何種典型系統(tǒng)。由于設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)速環(huán)無靜差，asr 必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)要求：應(yīng)按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。 （3）asr 的結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇。asr 選用 pi 調(diào)節(jié)器 ,其傳遞函數(shù)為 skkswnnnasr1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)nk轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)n按跟隨和抗干擾性能較好原則，取 h=5,則 asr 的超前時(shí)間常數(shù)為：，shtnn087. 00174. 05轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 22222. 4 .3960174. 052621sthhknn電流反饋系數(shù)：1 . 0615 . 1105 . 110nomi轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)： 12.5.2 轉(zhuǎn)速環(huán)的校驗(yàn)轉(zhuǎn)速環(huán)的校驗(yàn) 觸發(fā)電路可選擇鋸齒波

34、同步觸發(fā)電路，也可選擇 kc 系列集成觸發(fā)電路。 此系統(tǒng)選擇集成觸發(fā)電路，其優(yōu)點(diǎn)是體積小，功耗低，調(diào)試方便，性能穩(wěn)定可靠。其缺點(diǎn)是移相范圍小于 180，為保證觸發(fā)脈沖對(duì)稱度，要求交流電網(wǎng)波形畸變 率小于5%。適用范圍：廣泛應(yīng)用于各種晶閘管裝置中。選用集成電路 mc787 組成的三相觸發(fā)電路，如圖 2-5 所示。該集成塊由同步過零、鋸齒波形成電路、比較電路、抗干擾鎖定電路、調(diào)制脈沖發(fā)生器、脈沖形成電路、脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路組成。 三相電壓的零線和電源共地，同步電壓經(jīng) rc 組成的 t 形網(wǎng)絡(luò)濾波分壓，并產(chǎn)生30相移，經(jīng)電容耦合電路取得同步信號(hào)，電路輸出端采用等值電阻進(jìn)行 1/2 分壓，以保證對(duì)稱。

35、輸出端由大功率管驅(qū)動(dòng)，可配接脈沖變壓器觸發(fā)晶閘管。(1)檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為1115 .34087. 04 .396sskknnncn電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為，滿足條件。cniiwstk17 .630037. 01 .1353131轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為：，滿足近c(diǎn)noniwstk17 .3801. 01 .1353131似條件。鋸齒波同步三相觸發(fā)電路原理接線圖如圖所示：圖 2-1 三相觸發(fā)電路原理接線圖3 系統(tǒng)的 matlab/simulink 仿真3.1 系統(tǒng)的仿真模型系統(tǒng)的仿真模型3.1.1 開環(huán)和單閉環(huán)直流系統(tǒng)的仿真模型開環(huán)和單閉環(huán)直流系統(tǒng)的仿真模型根據(jù)設(shè)計(jì)的要求搭建物

36、理模型，以下是本設(shè)計(jì)所需要的模型，電機(jī)兩端所加的電壓為 220v，根據(jù)所給的參數(shù)數(shù)據(jù)可知平波電抗器的大小為 12mh,利用仿真模型仿真找到合適的的值，經(jīng)仿真找到的范圍為，開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的ctuctuvv170105仿真模型如圖 3-1 所示： 圖 3-1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 對(duì)于單閉環(huán)來說，仿真是為了與雙閉環(huán)進(jìn)行比較，看哪個(gè)快速性好，對(duì)負(fù)載的擾動(dòng)，單閉環(huán)的給定值是 105rad/s,幅值是 107，電機(jī)電阻 0.8，限幅是80 0，按照所給的值進(jìn)行仿真。單閉環(huán)的仿真模型如圖 3-2 所示： 圖 3-2 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型3.2 雙閉環(huán)的仿真模型雙閉環(huán)的仿真模型雙閉環(huán)系統(tǒng)的控

37、制電路包括：給定環(huán)節(jié)、asr、acr、限幅器、偏置電路、反相器、電流反饋環(huán)、速度反饋環(huán)等，因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中單片機(jī)代替了控制電路絕大多數(shù)的器件，所以在此直接給出各部分的參數(shù)，各部分參數(shù)設(shè)置參考課本第二章的各個(gè)部分的數(shù)值，本系統(tǒng)選擇的仿真算法為 ode23tb，仿真 start time 設(shè)為 0，stop time 設(shè) 2.5。經(jīng)所給數(shù)據(jù)的計(jì)算可知：電流環(huán) acr 的參數(shù)值分別為： 1.62ik 54pk 經(jīng)仿真調(diào)試設(shè)定限幅值為 170 -180,給定信號(hào)為 105rad/s 轉(zhuǎn)速環(huán) asr 的參數(shù)設(shè)定為：，限幅值為 12 -20, 平波電抗器的值為 12.5mh。雙閉5 . 3pnk10ink

38、環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型如圖 3-3 所示：圖 3-3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型3.3 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 開環(huán)的數(shù)學(xué)模型如圖 3-4 所示：圖 3-4 開環(huán)數(shù)學(xué)模型 單閉環(huán)數(shù)學(xué)模型如圖 3-5 所示：圖 3-5 單閉環(huán)數(shù)學(xué)模型 雙閉環(huán)數(shù)學(xué)模型如圖 3-6 所示：圖 3-6 雙閉環(huán)數(shù)學(xué)模型3.4 系統(tǒng)仿真的輸出及結(jié)果分析系統(tǒng)仿真的輸出及結(jié)果分析3.4.1 物理模型的仿真結(jié)果物理模型的仿真結(jié)果開環(huán)的仿真結(jié)果如圖 3-7 所示：圖 3-7 開環(huán)仿真結(jié)果 單閉環(huán)的仿真結(jié)果如圖 3-8 所示：圖 3-8 單閉環(huán)的仿真結(jié)果 雙閉環(huán)仿真結(jié)果：電流仿真值為 61a 最大電流為 1.5=91.5

39、a 仿真值是 105rad/s ni 雙閉環(huán)的仿真結(jié)果如圖 3-9 所示：圖 3-9 雙閉環(huán)的仿真結(jié)果3.4.2 數(shù)學(xué)模型的仿真結(jié)果數(shù)學(xué)模型的仿真結(jié)果 開環(huán)、單閉環(huán)和雙環(huán)的數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果如圖 3-10、3-11 和 3-12 所示： 開環(huán)的數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果如圖所示：圖 3-10 開環(huán)的數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果 單閉環(huán)的數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果如圖所示：圖 3-11 單閉環(huán)的數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果雙環(huán)的數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果如圖所示：圖 3-12 雙環(huán)的數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果 經(jīng)仿真可知：所需的啟動(dòng)電流最大值為： 所仿真的轉(zhuǎn)速能達(dá)到額定值，穩(wěn)定后能達(dá)到電動(dòng)機(jī)的額定電流 61a.從仿真結(jié)果可以看出，它非常接近于理論分析的波形。啟

40、動(dòng)過程的第一階段是電流上升階段，突加給定電壓，asr 的輸入很大，其輸出很快達(dá)到限幅值，電流也很快上升，接近其最大值。第二階段，asr 飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電流基本上保持不變，拖動(dòng)系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線形增長(zhǎng)。第三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零。結(jié)束語結(jié)束語在冶金工業(yè)中，軋制過程是金屬壓力加工的一個(gè)主要工藝過程，連軋是一種可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和軋制質(zhì)量的方法，連軋機(jī)則是冶金行業(yè)的大型設(shè)備。其主要特點(diǎn)是被扎金屬同時(shí)處于若干機(jī)架之中，并沿著同一方向進(jìn)行軋制，最終形成一定的斷面形狀，每個(gè)機(jī)架的上下扎昆之間的速度實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，十架機(jī)連軋機(jī)的每個(gè)機(jī)架對(duì)應(yīng)一套直流調(diào)速系統(tǒng)。我們通過對(duì)電機(jī)參數(shù)的解讀，完成了對(duì)直流電機(jī)，電機(jī)供電方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇。同時(shí)根據(jù)電機(jī)以及系統(tǒng)的需要，對(duì)主電路和控制電路進(jìn)行計(jì)算。最后，我們還對(duì)系