运动控制

大作业: 直流双闭环调速MATLAB仿真

课程名称： 运动控制技术 姓 名： 学 院：

电气学院

专 业： 自动化 学 号：

指导教师： 孟濬

2012年 6月 2日

-------浙------江------------- ------- 李超

----------- 大 ------学

一、Matlab仿真截图及模块功能描述

Matlab仿真截图如下，使用Matlab自带的直流电机模型：

模块功能描述：

⑴电机模块（Discrete DC_Machine）：模拟直流电机 ⑵负载转矩给定（Load Torque）：为直流电机添加负载转矩 ⑶Demux：将向量信号分离出输出信号 ⑷转速给定（Speed Reference）：给定转速 ⑸转速PI调节（Speed Controller）：转速PI调节器，对输入给定信号与实际信号的差值进行比例和积分运算，得到的输出值作为电流给定信号。改变比例和积分运算系数可以得到不同的PI控制效果。 ⑹电流采样环节（1/z）：对电流进行采样，并保持一个采样周期 ⑺电流滞环调节（Current Controller）：规定一个滞环宽度，将电流采样值与给定值进行对比，若：采样值＞给

2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？

答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略

2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。

答：D=（nN/△n） （s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的， ） 而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的 。

2-8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电 动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电 容两端电压升高。 泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电 压限制电路。 1.7静差率s与调速范围D有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？ 答：关系见书上公式

静差率与机械特性硬度是不同的概念，硬度是指机械特性的斜率，一般说硬度大静差率也大；但同样硬度的机械特性，随着起理想空载转速的降低，其静差率会随之增大。

1.11调速范围和静差率的定义是什么？为神马说“脱离了调速范围。要满足给定的静差率也就容易的多了”？ 答：（1

案

动控运系统解制方Fu决 ePgn

S

iamnisc S120Siemen sutomatAon i &riveD sNnaJi gnINAMICSS 120S新代一动系统

驱CD/AC高端AC/CA系统 配置驱动应用于用械制机 和生产造线的建构84/200/8

Pag e2

系统概况Semins Auetomtian &o rDves Nain Jin

g一个中控制单心元一 供电个电模源 块一或个若干个电机模块 用于驱电机动

C/DAC选

直可连接流组件A/CCADRVI-CEiLQ, 系配统置作为所有驱动组件之 的接口系统间模块的设化，计以可为户用量定制解身决案方84/200/8 agP e3

控单元 CU320制Seimne Astouamiotn &Drive Nasn Jngi

字数量入输输出 /

个8数量字输入DI通 8个道字数输量输入DI出DO/ 向通双，道其中路4位快输入速 通道DC 24V 供电

个4RIDE-VLCQ端i口 电 源块模 电 机模块 子端块模DC/C

A 直接量测统

1系 个件选插槽ACAC快速/存卡插闪槽

可来用插接一端子个 板模或讯模板(通例TB如0 或3BCC01 4 个)端发光二极针管4

一、填充题：

1. 运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。

2. 转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。

3. 生产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平方率负载。

4. 某直流调速系统电动机额定转

速

nN?1430r/min，

额

定

速

降

?nN?115r/min，当要求静差率

s?30%时，允许的调速范围为5.3，若当要求静差率

s?20%时，则调速范围为3.1，如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是44.6%。

5. 数字测速中，T法测速适用于 低速，M法测速适用于高速 。

6. 生产机械对调速系统转速控制的要求有 调速 、稳速和加减速 三个方面。

7.直流电机调速的三种方法是：调压调速、串电阻调速和弱磁调速。

8.双闭环直流调速系统的起动过程分为 电流上升阶段、恒流升速阶段和 转速调节 三个阶段。

9.单闭环比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应的 改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。1．恒压频比控制方式是指给异步电动机供电的电压和 频率 之比为常数。

10.异步电机基于稳态模型的控功率Pm可分成两部分: 拖动制方法有调

一、 单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确序号填在题中的括号内。每小题１分，共２５分。） １． 在电机调速控制系统中，对于（ ）的扰动，系统是无能为力的。 Ａ、运算放大器的参数的变化 Ｂ、电机励磁电压的变化 Ｃ、转速反馈参数的变化 Ｄ、电网电压的变化

２．带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（ ） Ａ、零

Ｂ、大于零的定值 Ｃ、小于零的定值 Ｄ、保持原先的值不变

３． 在单闭环调速成系统中，为了实施限流保护，可以引进（ ）环节。 Ａ、电流截止正反馈 Ｂ、电流截止负反馈 Ｃ、电压截止正反馈 Ｄ、电压截止负反馈

４． 无静差调速系统的ＰＩ调节器中Ｐ部份的作用是（ ） Ａ、消除稳态误差 Ｂ、加快动态响应

Ｃ、既消除稳态误差又加快动态响应 Ｄ、不能消除稳态误差也不能加快动态响应

５． 电流正反馈可以作为调速系统的补偿控制，在实际系统中应用的是电流正反馈的（ ）

Ａ、欠补偿 Ｂ、全补偿 Ｃ、过补偿 Ｄ、临界补偿

６． 双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕct的大小取决于（ ）。 Ａ、转速n Ｂ、负载电流Idl

Ｃ、转速n和负载电流Idl Ｄ、电流反馈系数β

７． 转速电流双闭环调

一 选择题（单选题）

1、下述调节器能消除被控量稳态误差的为（ C ）。

A比例调节器 B 微分调节器 C PI调节器 D PD调节器 2、双闭环直流调速系统，ASR、ACR均采用PI调节器，期中ACR所起的作用为（ D ）。

A 实现转速无静差 B对负载变化起抗扰作用

C输出限幅值决定电动机允许的最大电流 D对电网电压波动起及时抗扰作用 3、采用PI调节器的转速、电流双闭环调速系统，若要改变电动机的转速，应调节（ B ）。

A调节器放大系数 B给定电压 C负载 D以上说法都不对

4、某闭环调速系统的调速范围是1500～150r/min，要求系统的静差率s?2%，那么系统允许的静态速降是（ A ）。

A 3.06r/min B 4r/min C 4.13r/min D以上结果都不对 5、在可逆运行系统当中，抑制瞬时脉动环流措施为（ A ）。

A 采用均衡电抗器 B 采用平波电抗器 C采用α=β配合控制 D以上说法都不对

6、适用于高速段数字测速的方法为（ A ）。

A M法 B T法 C M

目 录

摘要 ..................................... 错误！未定义书签。 1 设计分析 ................................................ 1

1.1双闭环调速系统的结构图 ............................. 1 1.2直流双闭环系统的原理 ............................... 1 1.3双闭环调速系统优点 ................................. 2 1.5 PWM变换器介绍 ..................................... 3 2 电路设计 ................................................ 3

2.1 PWM（双极式）主电路设计 ............................ 3 2.2 双闭环调节器电路设计 ............................... 4

2.2.1 电流调节器 ................................... 4 2.2.2 转速调节器 .

目 录

摘要 ..................................... 错误！未定义书签。 1 设计分析 ................................................ 1

1.1双闭环调速系统的结构图 ............................. 1 1.2直流双闭环系统的原理 ............................... 1 1.3双闭环调速系统优点 ................................. 2 1.5 PWM变换器介绍 ..................................... 3 2 电路设计 ................................................ 3

2.1 PWM（双极式）主电路设计 ............................ 3 2.2 双闭环调节器电路设计 ............................... 4

2.2.1 电流调节器 ................................... 4 2.2.2 转速调节器 .

江 西 理 工 大 学 考 试 试 卷

试卷编号：1011020463A

班级 自动化08 学号

姓名

一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确序号填在题中的

括号内。每小题2分，共20分。）

1.与开环控制相比较，闭环控制的特征是

（ ）

A.系统有执行元件 B.系统有反馈环节 C.系统有放大元件 D.系统有控制器

6.对自动调速系统来说，主要的扰动量是

（ ）

A.电网电压的波动 B.给定量发生变化 C.元件参数随温度变化 D.负载阻力转矩的变化

7．转差频率控制变频调速系统的基本思想

是控制（ ）。

Ａ、电机的气隙磁通 Ｂ、电机的调速精度 Ｃ、电机的动态转矩 Ｄ、电机的定子电流

2．带有比例积分调节器的单闭环直流调速

系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（ ） Ａ、保持原先的值不变 Ｂ、大于零的定值 Ｃ、小于零的定值 Ｄ、零

8．α=β配合控制有环流可逆调速系统中

存在的是（ ）环流。

A、 直流 B、 脉动 C、 平均 D、 动态

3. 系统开环传递函数为

此系统为（ ）阶

系统。

A.一 B. 三 C. 二 D.四

9． 双闭环调速系统在稳定时，控制电压

Ｕct的大小

运动控制系统 实验指导书

湖南文理学院电气工程系

潘湘高编

2012年3月

实验注意事项

实验注意事项

（一）“综合实验台” 及其挂箱初次使用或较长时间未用时，实验前务必对“实验台”及其挂箱进行全面检查和单元环节调试。

（二）实验前，务必设置“状态”开关（直流、调试、串调、调压），并按下表正确选择主变压器二次侧相电压，认真检查各开关和旋钮的位置以及实验接线是否正确，经教师审核、检查无误后方可开始实验。

主变压器二次侧抽头输出电压及其适用范围

转换开关SC位号 0 1 220／127V 2 170／98V 3 104V／60V 二次电压（线／相） ～ 380／220V 适 用 范 围 线电压380V鼠笼电机220V直流电动机可逆调线电压220V的 110V直流电 变频调速、调压调速及速、线电压220V鼠笼电绕线机串级调速 动机可逆调速 绕线电机的串级调速。 机变频调速与调压调速。 注：线电压 ～ 380V的交流机允许D／Y接线；线电压 ～ 220V的交流机 ～ 380V电源时只准Y接线。

（三）出现任何异常，务必立即切除实验台总电源，（即分断空开“Q” ）。 （四）为防止调速系统的振荡，在接入调节器时必须同时接入RC阻