直流电动机转速、电流双闭环控制系统设计

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毕业论文范文题目： 直流电动机转速、电流双闭环控制系统设计，论文范文关键词： 直流电动机转速、电流双闭环控制系统设计
直流电动机转速、电流双闭环控制系统设计毕业论文范文介绍开始：
　　（全文共38页，16919字）
　　前言
　　在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。我们希望达到的控制：启动过程只有电流负反馈，没有转速负反馈；达到稳态转速后只有转速负反馈，不让电流负反馈发挥作用。故而采用转速和电流两个调节器来组成系统。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可以在系统中设置两个调节器，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。二者之间实行嵌套（或称串级）联接，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再把电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上来说，电流环在里面，称作内环；转速换在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
　　三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。
　　本设计分以下几个部分，首先简要介绍下本设计涉及到的各个方面要点，第二部分介绍双闭环调速系统的工作原理和数学模型，第三部分介绍整个系统各单元模块的设计，第四部分则是根据任务要求对双闭环直流调速系统进行工程设计的举例，最后则是对MATLAB的简介，并对仿真结果进行简要分析。
　　目录
　　前言 1
　　摘要 I
　　ABSTRACT II
　　第1章绪论 1
　　1.1课题的背景、目的及意义 1
　　1.2 本课题国内、外研究应用情况 1
　　1.2.1 采用新型电力电子器件 1
　　1.2.2 应用现代控制理论 1
　　1.2.3 采用总线技术 2
　　1.2.4 内含嵌入式操作系统的控制器正在进入电动机控制领域 2
　　1.3本课题采用的技术方案及技术难点 2
　　1.4本设计的主要研究内容 3
　　1.4.1 建立系统的数学模型 3
　　1.4.2 经典控制部分 3
　　1.4.3 仿真部分 3
　　1.5 总体设计方案 3
　　1.5.1 供电方案选择 3
　　1.5.2 总体结构选择 4
　　第2章双闭环调速系统的工作原理和数学模型 5
　　2.1 双闭环调速系统的工作原理 5
　　2.1.1 转速控制的要求和调速指标 5
　　2.1.2 调速系统的两个基本矛盾 5
　　 2.1.3 调速系统的双闭环调节原理 7
　　2.1.4 转速和电流两个调节器的作用 7
　　2.2 稳态结构框图和动态结构框图 8
　　2.2.1 稳态结构框图 8
　　2.2.2 动态结构框图 8
　　2.3 数学模型 8
　　第3章单元模块设计 9
　　3.1 转速给定电路设计 9
　　3.2 转速检测电路设计 9
　　3.3 电流检测电路设计 9
　　3.4 整流及晶闸管保护电路设计 10
　　3.4.1 过电压保护和du/dt限制 10
　　3.4.2 过电流保护和di/dt限制 11
　　3.5晶闸管的触发电路 12
　　第4章双闭环直流调速系统工程设计 13
　　4.1 整流变压器容量的计算和选择 13
　　4.2 整流元件晶闸管的选型 15
　　4.3 电抗器设计 16
　　4.4 主电路保护电路设计 17
　　4.4.1过电压保护设计 17
　　4.4.2过电流保护设计 18
　　4.5 电流调节器的设计 19
　　4.6 转速调节器的设计 21
　　第5章 MATLAB的简介与仿真 24
　　5.1 MATLAB的介绍 24
　　5.2 MATLAB的安装与启动 24
　　5.2.1 MATLAB的安装 25
　　5.2.2 MATLAB的启动运行 25
　　5.3系统建模 25
　　5.4 仿真结果 26
　　 5.4.1转速仿真结果 26
　　5.4.2 电流仿真结果 26
　　5.5 仿真结果分析 27
　　结论 28
　　致谢 29
　　参考文献 30
　　摘要
　　直流电动机电流、转速双闭环控制系统是一个复杂的自动控制系统，是目前直流调速系统中的主流设备，具有调速范围宽、平稳性好、稳速精度高等优点，在理论和实践方面都是比较成熟的系统，在拖动领域中发挥着极其重要的作用。
　　由于直流电动机电流、转速双闭环调速是各种电机调速的基础，本文就直流电动机调速进行了较系统的研究，从分析其工作原理，然后建立相关的数学模型，进行动态校正，并采用MATLAB进行仿真，分析了双闭环调速系统的工程设计方法中由于忽略和简化造成的误差。
　　对于电流、转速双闭环控制系统，在设计和调试过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难。本文对直流电动机双闭环控制系统进行设计，选择调节器结构，进行参数计算和近似校检，根据给出和计算出的相应参数建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB仿真模型，分析转速和电流的仿真波形，并进行调试，使双闭环控制系统趋于完善、合理。
　　关键词：直流电动机，电流，转速，双闭环，MATLAB
　　ABSTRACT
　　 For DC current, speed double closed loop control system is a complex automatic control system, dc speed control system is at present the mainstream equipment, with wide range of speed, good stability, high precision of steady speed advantage, in the aspects of the theory and practice is the more mature system, in the field of drag plays a very important role.
　　 For DC current and speed because double closed loop speed regulation is the foundation of all kinds of motor speed control, this paper for dc speed control is the system the research, from the analysis of the working principle, and then establish relevant mathematical model, dynamic calibration, and based on MATLAB, and simulation analysis the double closed loop speed regulation system of engineering design method which is due to ignore and simplify the errors.
　　For current and speed double closed loop control system, in the design and debug in the process to have a large number of parameters need to calculate and adjustment, the use of traditional design method of the workload is big, system commissioning difficult. This paper of DC motor double closed loop control system design, choose regulator structure, parameter calculation and approximate school inspection, according to give and calculated the corresponding parameter set up brake, fight the network voltage disturbance and disturbances of MATLAB simulation model, analyzes the current wave speed and simulation, and debugging, make double closed loop control system perfect, reasonable.
　　Key words:DC motivation, Current, Speed, Double closed loop,MATLAb
　　第一章绪论
　　1.1课题的背景、目的及意义
　　直流电动机具有良好的起、制动性能，调速性能好，起动转矩大，易于在大范围内平滑调速等优点，其调速控制系统历来在工业控制中占有极其重要的地位。而且由于直流电动机具有几号的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，但是长期以来，直流调速系统一直占据垄断地位。在我国许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动场合，仍然广泛采用直流调速系统，尤其是电流-转速双闭环控制系统。而且，直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，从控制技术角度来看，它又是交流调速系统的基础。因此加强对直流调速系统的发展有利于更进一步发展交流调速系统，促进调速系统的进一步完善。

以上为本篇毕业论文范文 直流电动机转速、电流双闭环控制系统设计的介绍部分。

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