直流电动机双闭环调速系统课设

双闭环直流调速系统课程设计

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院 教研室：

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘 要

本文叙述了直流电动机的基本原理和调速原理，介绍了直流电动机开环和双闭环调速系统的组成及静、动态特性，并且根据直流电动机的基本方程建立了调速系统的数学模型，给出了动态结构框图，用工程设计方法设计了直流电动机双闭环调速系统。最后用MATLAB软件搭建了仿真模型，对调速系统进行了仿真研究。

通过对直流电动机双闭环调速系统动态特性的研究与仿真，可以清楚地看到，直流电动机双闭环调速系统具有较好的动态特性，可以在给定调速范围内，实现无静差平滑调速，这为直流电动机调速系统的硬件实验提供了理论依据。

关键词：直流调速；双闭环调速；转速环；电流环；MATLAB仿真

目 录

第1章 绪论 ........................................................ 1 第2章 课程设计的方案 ............................................ 2

2.1 概述 ......................................................... 2 2.2 方案选择 ..................................................... 2 2.3 系统组成总体结构 ............................................. 4

第3章 硬件设计 ................................................... 5

3.1 单片机控制器 ................................................ 5 3.2 接口电路 ..................................................... 5 3.3 D/A转换电路 .................................................. 6 3.4 触发电路 ..................................................... 6 3.5 三相整流电路 ................................................. 7 3.6 电流检测电路 ................................................. 7 3.7 A/D转换电路 .................................................. 8 3.8 转速检测电路 ................................................. 8 3.9 键盘显示电路 ................................................. 9

第4章 软件设计 .................................................. 11

4.1 设计要求 .................................................... 11 4.2 电流环的设计 ................................................ 11 4.3 转速环的设计 ................................................ 12 4.4 闭环动态结构框图设计 ........................................ 12 4.5 程序设计 .................................................... 13

第5章 系统测试与分析/实验数据及分析 .......................... 15 第6章 课程设计总结 .............................................. 17 参考文献 ........................................................... 18

第1章 绪论

三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足生产要求，但是因为元件容易老化，在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及标准性得不到保证，甚至出现事故。而如今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。大功率直流调速系统通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速。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。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。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。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动领域应用历史悠久。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。

双闭环不可逆调速系统在上世纪七十年代在国外一些发达国家兴起，经过数十年的发展已经成熟，在二十一世纪已经实现了数字化与智能化。我国在直流调速产品的研发上取得了一定的成就，但和国外相比仍有很大差距。我国自主的全数字化直流调速装置还没有全面商用，产品的功能上没有国外产品的功能强大。而国外进口设备价格昂贵，也给国产的全数字控制直流调速装置提供了发展空间。

目前，发达国家应用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化，双闭环控制系统已经普遍的应用到了各类仪器仪表，机械重工业以及轻工业的生产过程中。随着全球科技日新月异的发展，双闭环控制系统总的发展趋势也向着控制的数字化，智能化和网络化发展。而在我们国内，双闭环控制也已经经过了几十年的发展时期，已经基本发展成熟，目前的趋势仍是追赶着发达国家的脚步，向着数字化发展。随着单片 …… 此处隐藏：5735字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……