双闭环直流调速系统毕业论文.doc

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1、南京化工职业技术学院 毕业论文设计题目： 双闭环直流调速系统 目 录摘 要I前 言第1章 绪论11. 设计目的及意义12. 设计说明书1第2章 直流调速系统的组成与原理21. 双闭环调速系统的动态数学模型22. 直流电机数学模型23. 整流装置的传递函数34. 调速系统总计35. 直流调速系统的组成5第3章 双闭环调速系统的组成与原理6第4章 晶闸管电动机主电路的设计81.1 主电路设计81.2 主电路参数计算82. 转速、电流调节器的设计92.1 电流调节器设计92.2 转速调节器参数选择123. 启动过程164. 电动机堵转过程175. 双闭环调速系统特点17第5章 双闭环直流调速系统仿真

2、19第6章 带转速、电流负反馈的双闭环直流调速装置调试步骤22附录24总结25参考文献26摘 要本文主要针对交直流调速系统这门课程中关于双闭环直流调速系统的特点，结构和动态过程的分析，对该系统进一步了解与学习。从直流电动机的工作原理入手，建立双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。关键词：双闭环；直流调速系统；Simulink仿真前言在工业生产中,需要高性能速度控制的电力拖动场合,直流调速系统,特别是双闭环直流调速系统发挥着极为重要的作用。转速、电流双闭环调速系统是20世纪60年代在国外出现的一种新型调速系统。

3、70年代以来, 在我国的冶金、机械、制造以及印染工业等领域得到日益广泛的应用。双闭环调速系统是由单闭环自动调速系统发展而来的。它通过转速和电流两个调节器分别引入转速负反馈和电流负反馈，并构成双闭环系统。从而有效的改善电机性能。 本设计主要采用三相全控桥式整流电路对直流电机供电，并通过工程设计法对转速调节器和电流调节器相关参数进行计算以达到对转速电流双闭环支流调速系统的整体实现。该系统主要由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR。电流调节器ACR和电流检测反馈回路构成了

4、电流环；转速调节器ASR和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。因转速换包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。在电路中，ASR和ACR串联，即把ASR的输出当做ACR的输入，再由ACR得输出去控制晶闸管整流器的触发器。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的PI调节器，且转速和电流都采用负反馈闭环。第一章.绪论1.设计目的及意义本设计从直流电动机的工作原理入手，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整

5、定的依据。转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统, 采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。转速、电流双闭环直流调速系统的控制规律，性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。应掌握转速、电流双闭环直流调速系统的基本组成及其静特性；从起动和抗扰两个方面分析其性能和转速与电流两个调节器的作用；应用工程设计方法解决双闭环调速系统中两个调节器的设计问题，等等。通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高该

6、系统的性能，使其能够适用于各种工作场合，提高其使用效率。2.设计说明书某晶闸管供电的转速电流双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为：直流电动机：,，电枢电路总电阻R=0.1,电枢电路总电感,电流允许过载倍数，折算到电动机轴的飞轮惯量。 晶闸管整流装置放大倍数，滞后时间常数 电流反馈系数 电压反馈系数 滤波时间常数 ；调节器输入电阻。设计要求：稳态指标：无静差动态指标：电流超调量；空载起动到额定转速时的转速超调量。第二章直流调速系统的组成与原理1双闭环调速系统的动态数学模型在工程实践中,虽然交流电动机结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易。但由于直流电动机双闭环调速系统在理论和

7、实践上都比较成熟,具有极好的运行和控制性能,在工业生产中仍占有相当的比例,其双闭环调速系统结构如图1-1所示。ASR速度调节器ACR电流调节器TA交流变换器TG测速发电机U*n给定速度信号Un速度反馈信号U*i给定电流信号Ui电流反馈信号图1-1直流电动机双闭环调速系统结构系统中电流内环的作用是使电机电枢电流Id服从它的给定值U*i,当U*i不变时,它表现为恒流调节,否则表现为随动调节。速度外环的输出为U*i,不直接推动后面的放大器,而是作为电流环的给定值,二者共同构成串级控制系统,不仅能控制转速,而且能控制电流,可充分利用电机的过载能力,获得较快的动态响应。2直流电机数学模型在电力拖动控制系

8、统中,直流电机通常以电枢电压为输入量,以电机转速为输出量。假设电机补偿良好,忽略电枢反应、涡流效应和磁滞的影响,并设励磁电流恒定,得直流电机数学模型和运动方程分别为: 1-1式中: Ud电枢电压; L、id、R分别为电枢回路电感、电流和总电阻; E电机的反电动势,且有E=Cen; Te、TL分别为电机的电磁转矩和负载转矩,且有Te=Cmid; GD2电力拖动系统整个运动部分折算到电动机轴上的转动惯量。整理得电流与电压以及电动势与电流之间的传递函数分别为: 1-2式中: T1=L/R电枢回路的电磁时间常数(s); IdL=TL/Cm负载电流(A); Tm电力拖动系统的机电时间常数(s)。考虑n=

9、E /Ce,可得直流电机的动态结构图如图1-2所示。3整流装置的传递函数图1-2直流电动机的动态结构图由于晶闸管整流装置总离不开触发电路,因此在分析系统时往往把它们看成一个整体,当作一个环节处理。从图1-1上可以看出,这一环节的输入量是触发电路的控制电压Uct,输出量是电枢电压Ud。如果在一定的范围内将非线性特性线性化,就可以把它看成一个滞后时间较小的纯滞后环节,如式1-3。因传递函数中包含指数函数,使系统成为非最小相位系统,给分析和设计带来了麻烦,一般情况下,把它近似成一阶惯性环节。 1-3式中: Ts晶闸管整流装置的失控时间(s)。4.调速系统总体设计为实现转速和电流两种负反馈分别作用，直

10、流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流, 即分别引入转速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路。转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。如图2-1所示：图2-1

11、直流双闭环调速系统为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。这样构成双闭环直流调速系统。其原理图如图2-2所示：图2-2 直流双闭环调速系统原理图直流双闭环调速系统由给定电压、转速调节器、电流调节器、三相集成触发器、三相全控桥、直流电动机及转速、电流检测装置组成，图中还表示了两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压Uim*决定后了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制电压Ucm 限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。其中主电路中串入平波电抗器，以抑制电流脉动，消除因脉动电流引起的电机发热以及产生的脉动转矩对生产机械

12、的不利影响。5.直流调速系统的组成如下图所示，为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置两个调 节器，分别 引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接。把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，在用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。从闭环结构上看，电流环在里面，转速环在外边。形成了转速，电流反馈控制直流调速系统。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。第三章.双闭环直流调速系统的组成与原理图2.1 双闭环直流调速系统的原理图电动机在启动阶段,电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号,经放大后输出的电压保

13、持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值, 电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后, 速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始起作用。对负载引起的转速波动,速度调节器输入端产生的偏差信号将随时通过速度调节器、电流调节器来修正触发器的移相电压,使整流桥输出的直流电压相应变化,从而校正和补偿电动机的转速偏差。另外电流

14、调节器的小时间常数, 还能够对因电网波动引起的电动机电枢电流的变化进行快速调节,可以在电动机转速还未来得及发生改变时,迅速使电流恢复到原来值,从而使速度更好地稳定于某一转速下运行。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，如图一所示。图一这就是说，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速 调节环在外边，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。为了获得良好的静、动态性能，双闭环调速系统的两个调节器一般都采用PI调节器，其原理图

15、示于图二。图二在图上标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照触发装置GT的控制电压Ur,为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图中还表示出，两个调节器的输出都是带限幅的，转速调节器ASR的输出限幅(饱和)电压是U*im，它决定了电流调节器给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压是Uctm，它限制了晶闸管整流器输出电压的最大值。第四章.晶闸管-电动机主电路的设计1.1主电路设计 晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）主电路原理图如图3-1所示：图3-1 V-M系统主电路原理图图中VT是晶闸管可控整流器，它由三相全控桥式整流电路组成，如图3-2所示：图3-2 三相全控

16、桥式整流电路通过调节触发装置GT的控制电压来移动脉冲的相位，即可改变平均整流电压，从而实现平滑调速。1.2主电路参数计算，取其中系数0.9为电网波动系数，系数1-1.2为考虑各种因素的安全系数，这里取1.0。电动势系数 额定励磁下的电动机的转矩系数 电磁时间常数 机电时间常数 s2、转速、电流调节器的设计转速、电流双闭环调速系统的动态结构图如图3-3所示：图3-3 直流双闭环调速系统动态结构图由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需加低通滤波。这样的滤波传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数按需要选定，以滤平电流检测信号为准。然而，在抑制交流分量的同时，滤波环

17、节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用表示，根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入时间常数为的给定滤波环节。系统设计的一般原则是：先内环后外环。在这里，首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。2.1电流调节器设计1.电流环结构框图的化简在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即DE0。这时，电流环如图3-4所示。 图3-4电流环的动态结构框图及其化简（忽略反电动势的动态影响

18、）忽略反电动势对电流环作用的近似条件是式中c-电流环开环频率特性的截止频率。如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成U*i(s) /b ，则电流环便等效成单位负反馈系统。 图3-5电流环的动态结构框图及其化简（等效成单位负反馈系统）最后，由于Ts 和 Toi 一般都比Tl 小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为 Ti = Ts + Toi 查表1得，三相桥式电路的平均失控时间为，电流滤波时间常数.三相桥式电路的每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有（12）=3.33ms，因此取=0.002s电流环小时间常数之和Ti = Ts +

19、 Toi=0.0037s。简化的近似条件为 电流环结构图最终简化成图3-6。 图3-6电流环的动态结构框图及其化简（小惯性环节的近似处理）2.电流调节器结构的选择根据设计要求：稳态无静差,超调量，可按典型I型系统设计电路调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器其传递函数为：式中 Ki 电流调节器的比例系数； ti 电流调节器的超前时间常数。为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择i=Tl则电流环的动态结构图便成为图3-7所示的典型形式，其中 （a b)图3-7 校正成典型I型系统的电流环a) 动态结构图 b) 开环对数幅频特性电枢回路电磁时间常数 Tl=0.03

20、s。检查对电源电压的抗扰性能：，参照典型I型系统动态抗扰性能指标与参数的关系表2，可知各项指标都是可以接受的。3.电流调节器的参数电流调节器超前时间常数：i=Tl=0.03s。电流环开环增益：要求时，按表3应取=0.707，因此ACR的比例系数为4.检验近似条件电流环截至频率： 机电时间常数1） 晶闸管整流装置传递函数的近似条件满足近似条件。2） 忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件满足近似条件。3） 电流环小时间常数近似处理条件满足近似条件。5.计算调节器电阻和电容含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器如图3-8所示：其中为电流给定电压，为电流负反馈电压，为电力电子变换器的控制电压。 由图

21、3-8，按所用运算放大器取，各电阻和电容值为K，取22K 图3-8 PI型电流调节器， 按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为，满足设计要求。2.2转速调节器参数选择1.电流环的等效闭环传递函数电流环经简化后可视作转速环中的一个环节，为此，须求出它的闭环传递函数。由图3-7a可知 忽略高次项，上式可降阶近似为近似条件可由式求出 式中 wcn - 转速环开环频率特性的截止频率。 接入转速环内，电流环等效环节的输入量应为U*i(s)，因此电流环在转速环中应等效为 2.转速调节器结构的选择电流环的等效闭环传递函数为用电流环的等效环节代电流环后，整个转速控制系统的动态结构图便如图3-9所示。

22、图3-9转速换的动态结构框图及其化简（用等效环节代替电流环）和电流环中一样，把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内，同时将给定信号改成 U*n(s)/a，再把时间常数为1/KI 和 T0n 的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为的惯性环节。其中电流环等效时间常数则转速环节小时间常数 0.0074+0.02=0.0274s 则转速环结构框图可简化为图3-10图3-10转速换的动态结构框图及其化简（等效成单位负反馈系统和小惯性的近似处理）按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数为 式中 Kn - 转速调节器的比例系数； t n - 转速调节器的超前时间常数。这样，调速系统的开环传递函数为令转

23、速环开环增益为则 不考虑负载绕动时，校正后的调速系统动态结构框图如图3-11图3-11转速换的动态结构框图及其化简（校正后成为典型型系统）3.计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则，取，则ASR的超前时间常数为50.0274=0.137s转速开环增益159.84ASR的比例系数4.检验近似条件转速环截止频率1）电流环传递函数简化条件为满足简化条件。2）转速环小时间常数近似处理条件为满足简化条件。5.计算调节器电阻和电容含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器如图3-12所示：其中为转速给定电压，为转速负反馈电压，：调节器的输出是电流调节器的给定电压。取，则 K，取443 K，图3-12

24、PI型转速调节器，取2F。 6.校核转速超调量 查表，当时，不能满足设计要求。应按ASR退饱和的情况重新计算超调量。7.按ASR退饱和重新计算超调量过载倍数=1.5，理想空载转速时，z=0查表得，h=5时，Cmax/Cb=81.2%，则能满足设计要求。3、启动过程双闭环直流自动调速系统的启动过程可分为以下 3 个阶段。(1) 电流上升阶段。开始启动时, n=0, Ufn=0, Usi=Ug, 故 ST 的输入值很高, 使 ST 的输出 Us 迅速达到饱合限幅值- Usm, 在此后的启动升速过程中, 只要 Usi( 即 nn1)Ug/n, 则 ST 就将保持该饱和值而不能起调节作用。LT 的输入

25、偏差电压 Uic=- Us+Uif, 由于此时- Us=- Usm, 而 Uif=Id, 故Uci=- Usm+Id0, LT 的积分作用将使 Uc 快速上升, 电流 Id 以最快速度上升, 电动机获得较大的启动转矩, 加快了电动机的启动。直到 Ufi=Id=Usm( 即 Uic=0) 时, Uc 不再增加, Ud 也不再增加, 电动机电流 Id 达到所允许的最大电流 Idm。(2) 电流保持恒值, 电动机恒加速阶段。此阶段从 Id 刚上升到 Idm 开始, 到 n 达到其期望值 n1 为止。在此阶段中, 由于 nn1 的转速超调现象。但在 nn1 后, 由于 UnfUg, 故 UsiIdm。

26、此时, 由于转速的迅速下降, 使 Usi0, 故 ST 迅速饱和, 而不再起转速调节作用, ST 的输出为饱和限幅值- Usm; 同时, 由于 IdIdm, 使Uci=- Usm+Id0, 故 LT 的输出 Uc 迅速下降, Ud 和 Id 随之迅速下降, 转速急剧下降, 但 LT 的调节作用将使 Id 维持 Idm 不变, 直到堵转为止。因此, 双闭环调速系统的堵转电流 ID 与转折电流 IB 相差很小, 这样便获得了比较理想的“挖土机特性”。5、双闭环调速系统的特点双闭环直流调速系统的起动过程具有以下三个特点：一、 饱和非线性控制。随着ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态，

27、在不同情况下表现为不同结构的线性系统，不能简单地用线性控制理论来分析整个起动过程，也不能简单地用线性控制理论来笼统的设计这样的控制系统，智能采用分段线性化地方法来分析。二、 转速超调。党转速调节器ASR采用PI调节器时，转速必然有超调。转速略有超调一般是允许的，对于完全不允许超调的情况，应采用别的控制措施来抑制超调。 三、 准时间最优控制。在设备物理上的允许条件下实现最短时间的控制称作“时间最优控制”，对于调速系统，在电动机允许过载能力限制下的恒流起动，就是时间最优控制。但由于在起动过程1,2两个阶段中电流不能突变，所以实际起动过程与理想起动过程相比还有一些差距，不过这两段时间只占全部起动时间

28、中很小的成分。这是一种很有实用价值的控制策略，在各种多环控制系统中普遍地得到应用。双闭环调速系统的特点, 一是系统的调速性能好；二是能获得较理想的“挖土机特性”；三是有较好的动态特性, 过渡过程短, 启动时间短,稳定性好； 四是抗干扰能力强； 五是两个调节器分别设计和整定, 调试方便。第五章.双闭环直流调速系统仿真双闭环调速系统的动态结构图图4-1，增加了滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。 图4-1 双闭环直流调速系统结构图1空载起动双闭环直流调速系统突加给定电压由静止状态起动时，转速和电流的动态过程示于图4-2。由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱

29、和三种情况，整个动态过程就分成图中标明的I、II、III三个阶段。第I阶段（）是电流上升阶段。突加给定电压后，、都上升，在没有达到负载电流以前，电机还不能转动。当后，电机开始起动，由于机电惯性的作用，转速不会很快增长，因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数值仍较大，其输出电压保持限幅值，强迫电流迅速上升。直到，电流调节器很快就压制了的增长，标志着这一阶段的结束。在这一阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR不饱和。第II阶段（）是恒流升速阶段，ASR饱和，转速环相当于开环，在恒值电流给定下的电流调节系统，基本上保持电流恒定，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长。与此同时，电机的反电动势E

30、也按线性增长，对电流调节系统来说，E是一个线性渐增的扰动量，为了克服它的扰动，和也必须基本上按线性增长，才能保持恒定。当ACR采用PI调节器时，要使其输出量按线性增长，其输入偏差电压必须维持一定的恒值，也就是说，应略低于。第阶段（以后）是转速调节阶段。当转速上升到给定值时，转速调节器ASR的输入偏差减小到零，输出维持在限幅值，电机仍在加速，使转速超调。转速超调后，ASR输入偏差电压变负，开始退出饱和状态，和很快下降。但是，只要仍大于负载电流，转速就继续上升。直到=时，转矩，则dn/dt=0，转速n才到达峰值（时）。此后，电动机开始在负载的阻力下减速，与此相应，在时间内，直到稳定。如果调节器参数

31、整定得不够好，也会有一段振荡过程。在这最后的转速调节阶段内，ASR和ACR都不饱和，ASR起主导的转速调节作用，而ACR则力图使尽快地跟随其给定值。图4-2 空载起动特性2突加负载图4-3 突加负载启动3突减负载图4-4 突然减载第六章带转速、电流负反馈的双闭环直流调速装置调试步骤 1调试前的检查。根据电气图纸，检查主电路各部件及控制电路各部件间的连线是否正确，标号是否符合图纸要求，连接点是否牢固，焊接点是否有虚焊，连接导线规格是否符合要求，接插件的接触是否良好等。 2继电控制电路的通电调试。取下各插接板，然后通电，检查继电器的工作状态和控制顺序等，用万用表查验电源是否通过变压器和控制触头送到

32、了整流电路的输入端。3系统开环调试（带电阻性负载）（1）控制电源测试：插上电源板，用万用表校验送至其所供各处电源电压是否到位，电压值是否符合要求。（2）触发脉冲检测：插入触发板，调节斜率值，使其为6.3V左右。调节初相位角，调节电位器Wp（Up的值），使得给定电压（Ug）值最大时，输出电压U=300V；给定电压（Ug）值为0V时，输出电压U=0V。（3）调节板的测试：插上调节板，将调节板处于开环位置。ASR、ACR输出限幅值的调整。限幅值的依据，分别取决于U=f（U）和U=I。是反馈系数，由W整定，I为主电路电流。ACR输出限幅值。正限幅：给定电压（Ug）最大，调电位器W，使输出电压U=270

33、V，取裕量50V。负限值：给定电压（Ug）最小，调电位器W，使U=1V。ASR的限幅值。由ASR的可能输出最大值与电流反馈环节特性U=I的最大值来权衡选取，应取两者中的较小值，本系统取4.0V。给电位器W一个翻转电压。其值也由系统负载决定，一般取6V，本系统取5.0V。反馈电压（Ufn）极性的测定从零逐渐增加给定电压（Ug），输出电压U应从0V300V变化，将输出电压U调节到额定电压220V，用万用表电压档测量电位器W的中间点（对参考点）的电压，看其极性是否为正，如为正值则极性正确，将其调为最大。断开电源，将电机励磁，电枢接好，测速发电机接好，接通电源，接通主电路，给定回路，缓慢调节给定电位器

34、，增加给定电压，电机从零速逐渐上升，调到某一转速，用万用表电压档测量电位器W的中间点，看其值是否为负极性，将电压值调为最大。4系统闭环调试（带电机负载）（1）确认速度反馈电位器W的位置（此位置时，速度反馈电压值为最大）。将调节板K跳线置于闭环位置。（2）调整速度环ASR。接通系统电源，缓慢增加给定电压（Ug），由于设计原因，电机转速不会达到额定值。此时，调节速度反馈电位器W，减小转速反馈系数，使系统达到电机额定转速。（此时U=220V即可）。速度环ASR即调好。（3）调整电流环ACR。去掉电机励磁，使电机堵转（电机加励磁时，转矩很大，不容易堵住）。缓慢调节W电位器，使电枢电流为电机额定电流的1

35、.52倍，本系统设定为I=2I=2*6.5=13A。电流环即调好。若I已达规定的最大值，还不能被稳住，说明电流负反馈没起作用，这表明电流反馈信号U偏小或ASR输出限幅值U定得太高；还有一种原因可能是由于ACR给定回路及反馈回路的输入电阻有差值。出现上述现象后，必须停止调试，重新检查电流反馈环节的工作是否正常，ASR的限幅值是否合理，重新调整电流反馈环节的反馈系数，使U增加，然后再进行调试。（4）过电流的整定。电机堵转，将电位器W调为反馈最弱（逆时针旋到头）。调节电位器W使电枢电流为额定电流的22.5倍，本系统取2.5*6.5=16.5A，调节电位器W使系统保护，U=0V，延时后主电路断开，故障

36、灯亮。（5）重复（3）的工作，将系统调为正常值（I=13A）附录：1调节板原理及使用说明(双闭环系统)该调节板主要作用是使速度及电流实现无静差。即双闭环无静差系统。其组成主要分为两大部分：速封锁及PI调节电路和多种故障保护电路。1）零速封锁电路部分。零速封锁主要由运算放大器：A1、A2；稳压管Z1；三极管T1、T2；二极管D11及结形场效应管T3等组成。其作用如下：当给定电压Ugn与反馈电压Ufn的绝对值都小于07V时，(其值与电阻R8、R9、刚o、R11、R4、R5、R6等有关具体大小，请参考运放的应用等书籍)运放A1、A2的输出均为高电平，此时三极管T1导通，T2 的基极为低电平，三极管T

37、2导通，+15V加到场效应管的栅极上(使其导通)封锁转速调节器，使转速调节器输出电压为0V(即s2点)。由此可见此电路的作用是当输入与转速反馈电压接近零时，封锁住转速调节器ASR，以免调节器零漂引起可控硅整流电路有输出电压造成电机爬行等不正常现象。当给定电压Ugn和反馈电压Ufn中一个数值其绝对值大于0.2 V时，则运算放大器A1、A2的输出就有一个为低电平，此时三极管T1、T2均截至，+15V加到场效应管栅极，场效应管T3处于夹断状态，速度调节器可正常工作。当栅极从-15V变到+15V，(即从夹断到导通)时，会延时100ms左右，其延时时间长短取决于R23和C1充电时间。TJB(双闭环调节板

38、)调整电位器名称 W1: 转速反馈 S1 : Ugn W2: 电流反馈 S2 : ASR输出 W3: 保护值比较电压 S3 : ACR输出 W4: 过流值 S4 : 过流值双闭环控制部分连接示意图总结：直流电机具有良好的起动、制动性能，宜在大范围内平滑调速。近年来，高性能交流调速技术发展很快，交流调速系统正逐步取代直流调速。然而，直流拖动控制系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制角度看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，首先还应该好好的掌握直流拖动控制系统。直流电机在某些工业中也是不可替代的。本课题未来的研究重点是如何更好的解决快速性和稳定性之间的矛盾，另外还可考虑设计双闭环可逆系统

39、。参考文献1陶永华,尹怡欣,芦生新型PID控制及其应用M北京:机械工业出版社, 20012 薛定宇反馈控制系统设计与分析MATLAB语言应用M清华大学出版社, 20003 尔桂花,窦日轩运动控制系统M清华大学出版社4 梁亦铂,王正茂全数字直流电机调速系统的原理及数学模型J中小型电机, 20015 陈伯时等，电力拖动控制自动控制系统，第4版，机械工业出版社，2010.16 张爱玲，李岚，梅丽凤.电力拖动与控制.机械工业出版社，2003.57 周渊深. 交直流调速系统与MATLAB仿真.北京：中国电力出版社，20048 胡崇岳.现代交流调速技术. 机械工业出版社，20019 史国生.交直流调速系统

40、.化学工业出版社，2011致谢通过本次课程设计，首先我对直流双闭环调速系统有了更深的认识，加深了理解，是对课堂所学知识的一次很好的应用。学会了转速、电流双闭环直流调速系统的设计，并能熟练地掌握转速和电流调节器参数的选择和计算，在设计的基础上更加认识到直流双闭环调速系统的应用之广泛。其实在这三年的大学生活里，我们要感谢很多老师，很多关心我们的学长学姐们！是你们在我们一次次面临挫折的时候，给我们很多鼓励，给我们很多帮助。另外在此我要感谢我的指导老师，没有冯遵安老师的细心指导和耐心提点我是不可能顺利完成此次论文撰写的，从论文选题开始到整个论文撰写的完成，冯老师就一直关注着我们每一个人，在整个课题的设计构思和编写中给予我细心的指正，小到一个标点，正是冯老师一丝不苟的精神让我感到信心百倍。同时还要感谢每一个关心教育过我的老师和我们班的每一个同学和对我的指导和帮助。借此论文的完成之际，谨向我的导师以及教导和帮助我的其他师长、朋友、同学表达我衷心的感谢和崇高的敬意!