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行业资料机电操纵系统剖析与设计课程大年夜功课之一基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿.docx
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行业资料机电操纵系统剖析与设计课程大年夜功课之一基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿.docx
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《机电控制系统分析和设计》
课程大作业一
基于 MATLAB 直流电机双闭环调速系统设计和仿真
学院:机电工程学院
专业:机械设计制造及其自动化
班级:
学号:
姓名:
一、 设计参数
转速、电流双闭环直流调速系统,采取双极式 H 桥 PWM 方法驱动。
电机参数:
额定功率,200W;
额定电压,48V;
额定电流,4A;
额定转速,500r/min;
电枢回路总电阻,R=8Ω;
许可电流过载倍数,λ=2;
电势系数 C
e
=0.04V·min/r;
电磁时间常数 T
L
=0.008s;
机电时间常数,T
m
=0.5;
电流反馈滤波时间常数 T
oi
=0.2ms;
转速反馈滤波时间常数 T
on
=1ms
要求转速调整器和电流调整器最大输入电压 U
*
nm
=U
*
im
=10V;
两调整器输出限幅电压为 10V;
PWM 功率变换器开关频率 f=10kHz;
放大倍数 K=4.8;
动态参数设计指标:
稳态无静差;
电流超调量
i
�
�
5%;
空载开启到额定转速时转速超调量
�
�
25%;
过渡过程时间 t
s
=0.5s。
二、 设计计算
1. 稳态参数计算
依据两调整器全部选择 PI 调整器结构,稳态时电流和转速偏差均应为零;
两调整器输出限幅值均选择为 12V
电流反馈系数;
AV
A
V
I
U
im
/25.1
42
10
nom
*
�
�
��
�
�
转速反馈系数:
rV
r
V
n
U
nm
min/02.0
min/500
10
max
*
����
�
2. 电流环设计
(1)确定时间常数
电流滤波时间常数 T
oi
=0.2ms,按电流环小时间常数步骤近似处理方法,则
sTTT
oisi
0003.00002.00001.0 �����
�
(2)选择电流调整器结构
电流环可按经典Ⅰ型系统进行设计。电流调整器选择 PI 调整器,其传输函
数为
s
s
KsW
i
i
iACR
�
�
1
)(
�
�
(3)选择调整器参数
超前时间常数:
i
�
=T
L
=0.008s
电流环超调量为σ
i
�
5%,电流环开环增益:应取
5.0�
�iI
TK
,则
I
K
=
i
T
�
5.0
=
0003.0
5.0
=1666.67
于是,电流调整器百分比系数为
0.008 8
1666.67 17.78
1.25 4.8
i
i I
s
R
K K
K
t
b
´
= × = ´ =
´
(4)检验近似条件
电流环截止频率
ci
�
=
I
K
=1666.,67,,1/s
1)近似条件 1:
ci
�
,
�
s
T3
1
现在,
s
T3
1
=
0003.0
1
=3333.33>
ci
�
,满足近似条件。
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