双闭环调速系统课程设计
双闭环直流调速系统设计
一、课程设计目的在《电机与拖动》、《电力电子技术》、《伺服系统》和《电力拖动自动控制系统》课程知识的基础上，完成课程的综合性设计。
通过课程设计环节的训练，包括设计方案的论证、参数计算、系统仿真和设计报告的撰写，掌握系统综合应用项目的设计流程和方法，加深对完整项目开发的的理解和掌握，培养应用系统的设计能力，初步积累双闭环直流调速系统的设计方法，以及分析问题和解决问题的能力，并进一步拓宽专业知识面，培养实践应用技能和创新意识。
电力系统综合课程课程设计是电气工程及其自动化专业的一门专业课程，它是一次综合性的理论与实践相结合的训练，也是本专业的一次基本技能训练，其主要目的是：1、理论联系实际，掌握根据实际工艺要求设计电力拖动自动控制系统的基本方法。
2、对一种典型的双闭环调速自动控制系统进行综合性分析设计，掌握各部件和整个系统的设计调试步骤、方法及操作实际系统的方法。
加强基本技能训练。
3、掌握参数变化对系统性能影响的规律，培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实际问题的能力。
4、培养分析问题、解决问题的独立工作能力，学会实验数据的分析与处理能力及编写设计说明书和技术总结报告的能力。
为下学期毕业设计作准备。
5、通过设计熟练地查阅有关资料和手册。
二、课程设计内容与要求1、本课程设计的对象直流伺服电机：学生自行查找电机型号直流测速机：学生根据设计任务选择2、本课程设计的内容要求设计一个直流双闭环调速系统。
其主要内容为：1、测定综合实验中所用控制对象的参数（在实验室完成）。
2、根据给定指标设计电流调节器和转速调节器，并选择调节器参数和具体实现电路。
3、按设计结果组成系统，以满足给定指标。
4、研究参数变化对系统性能的影响。
5、在时间允许的情况下进行调试。
3、本课程设计的设计要求a.调速范围D＝5～10，静差率S≤5％。
b.空载启动时电流超调σi≤5%,转速超调σn≤10%(在额定转速时)。
c.动态速降小于10％。
d.振荡次数小于2次。
双闭环直流调速系统课程设计
双闭环调速系统的工作原理及其调试一、双闭环调速系统的分析1．双闭环调速系统的原理图图2-1 转速、电流双闭环调速系统ST ——转速调节器 LT ——电流调节器 SF ——测速发电机LH ——电流互感器 gn U 、fn U ——转速给定和速度反馈电压2．双闭环调速系统的工作原理采用双闭环调速系统即可保证在起动过程中，起动电流不超过某一最大值，而使电机和可控硅元件不会被烧坏，又能保证稳态精度，这主要是依靠电流环和转速环的作用。
3．KZS-1型晶闸管直流调速实验装置其面板布置图如图2-2所示。
4．转速调节器STST 的作用是在起动过程中的大部分时间里，转速调节器ST 处于饱和限幅状态，转速环相当于开环，系统表现为恒值电流调节的单环系统，只有转速超调后，ST 退出饱和后，才真正发挥线性调节作用，使转速不受负载变化的影响。
ST 能将输入的给定和反馈信号进行加法、减法、比例、积分微分等运算，使其输出量按某种规律变化，其原理电路如图2-8所示。
图2-2 面板布置图图2-3 转速调节器（ST ）原理电路图ST 采用集成电路运算放大器组成，它具同相输入和反相输入两个输入端，其输出电压与两个输入端电压之差成正比。
2端为给定输入端，1端为反馈信号输入端。
搓在运算放大器输入端前面的阻抗为输入阻抗网络。
接在反相输入端和调节器输出端之间的网络为反馈阻抗网络。
改变输入与反馈阻抗网络参数，就能得到各种运算特性。
反向输入端与调节器输出端之间的场效应管起零速封锁作用。
零速时56端为零电平，场效应管导通，调节器输出锁零，56端为-15V 时，场效应管关断，调节器投入工作。
输出采用二极管箍位的外限幅电路。
电位器1RW 用以调节正向输出限幅值，电位器2RW 用以调节负向输出限幅值。
5．电流调节器LT电流调节器LT 的作用是保证在各种正常工作的条件下不发生过电流，在起、制动情况下维持电流恒定。
达到怛流起、制动，从而加快了起、制动过程。
在电网电压波动时，由于LT 反应快可以很快予以制止，减小了电网电压波动时对转速的影响，提高了抵抗电网电压波动能力。
双闭环直流调速系统课程设计_百度文库(精)
本科课程设计报告题目:三相全控桥晶闸管双闭不可逆环直流调速系统设计院 (系 :电气与信息工程学院班级:自动化 08 - 4 班姓名:周婷婷学号: 080502010419 指导教师:叶瑰昀教师职称:教授2011年 12月 8日摘要从七十年代开始,由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统是一个典型的系统.该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等。
给定信号为 0~10V 直流信号。
可对主电路输出电压进行平滑调节。
采用双 PI 调节器,可获得良好的动静态效果。
电流环校正成典型 I 型系统。
为使系统在阶跃扰动时无稳态误差,并具有较好的抗扰性能,速度环设计成典型Ⅱ型系统。
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。
根据晶闸管的特性, 通过调节控制角大小来调节电压。
基于设计题目,直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。
在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。
本文首先确定整个设计的方案和框图。
然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计,同时对其参数的计算,包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。
最后,即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路, 本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可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,二者之间实行嵌套联接。
从闭环结构上看,电流环在里面,称作内环;转速环在外边, 称做外环。
这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
先确定其结构形式和设计各元部件,并对其参数的计算,包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、然后最后稳压电路的参数的计算。
关键词 :双闭环; 转速调节器;电流调节器;稳态;动态目录第 1章系统主电路的结构形式及参数计算 ................................................................................................... 1 1. 1 主电路的结构选择与确定 ....................................................................................................................... 1 1.2 主电路各器件的选择和计算 ................................................................................................................... 2 1.2.1 整流变压器参数的计算和选择 (2)1.2.2 整流元件晶闸管的选型 ........................................................................................................... 4 1. 3 电抗器的设计 . ..........................................................................................................................................4 1. 4 主电路保护电路设计 ............................................................................................................................... 5 1.4.1过电压保护设计 ........................................................................................................................ 5 1.4.2过电流保护设计 ........................................................................................................................8 1. 5驱动电路的设计 (10)1.5.1 晶闸管触发电路设计 ...............................................................................................................10 1.5.2 脉冲变压器的设计 . (11)第 2章双闭环调速系统的组成及动静态结构框图 ..................................................................................... 12 2. 1双闭环直流调速系统的组成 .................................................................................................................. 12 2. 2 转速﹑电流双闭环直流调速系统的动静态结构框图 ......................................................................... 13 2.2.1双闭环直流调速系统的稳态结构框图和静特性 .................................................................. 13 2.2.2双闭环直流调速系统的动态结构框图 .................................................................................. 14 第 3章双闭环调速系统调节器的动态设计 ................................................................................................. 15 3. 1 电流调节器的设计 . ................................................................................................................................ 15 3.2 转速调节器的设计 . (16)结论 . ......................................................................................................................................... ......................... 20 收获和体会 ........................................................................................................................................... ..............21 参考文献 . ......................................................................................................................................... ................. 22 附表 . ......................................................................................................................................... .. (23)第 1章系统主电路的结构形式及参数计算1. 1 主电路的结构选择与确定直流调速系统常用的直流电源有三种①旋转变流机组; ②静止式可控整流器;③直流斩波器或脉宽调制变换器。
双闭环直流调速系统课程设计
目录1 设计目的及意义 (3)2 工作原理 (9)2.1 双闭环直流调速系统的组成与原理92.2 双闭环直流调速系统的静特性分析112.3 双闭环直流调速系统的稳态结构图152.4 双闭环直流调速系统的数学模型 (17)2.5 调节器的具体设计 (17)2.6 速度环的设计 (22)2.7 双闭环直流调速系统仿真 (25)3 方案设计与论证 (28)4 系统硬件设计 (30)4.1 主电路 (30)4.2 控制电路 (31)4.3 驱动电路 (14)4.4 反馈和保护电路 (32)5 系统调试 (34)6 心得体会 (37)参考文献 (39)1设计目的及意义通过课程设计。
确定和掌握自动控制系统中主电路的结构形式和闭环调速系统的组成及工作原理，并掌握调速系统中各参数的计算方法。
能利用MATLAB对系统进行建模并仿真，并且通过仿真观察系统的转速、电流响应和设定参数变化的系统响应的影响1.1岩石磨片机是用于对切割后的岩石标本进行平面磨平、制取高精度岩石标本的矿用机械，岩石磨片机磨头上装有￠125金刚石磨轮，磨头自动前进磨削。
主要技术参数：磨轮规格：￠125×￠30×40m，磨削范围：≤7mm的载玻片，磨削动力头功率：0.55KW 3000转／分编程控制器：CNC控制器或者AT89S51单片机, 可编180段程序指令(不同的工作状态)5mm的载玻片磨到0.02-0.03mm大约需5分钟，且三片同时磨。
(整个磨片过程一键搞定，一组磨片结束后自动回到起始位置等待装片。
机械手夹具，无噪声)自动磨削，进给量：编程自动确定。
冷却：自来水冷却。
第二代岩矿薄片标本磨片机.高清触摸式平板电脑操作,磨片全程监控.设计参数简单方便直观.技术先进性能可靠.效率高零破损.精度可达0.002mm-0.0025mm.全面提升或替代CNC编程岩石标本安装在工作台上,工作时工作台带到标本运动，磨头高速旋转自动前进磨削。
双闭环直流调速系统设计
双闭环直流调速系统设计1.电机数学模型的建立首先要建立电机的数学模型，这是设计双闭环直流调速系统的基础。
根据电机的参数和运动方程，可以得到电机的数学模型，一般为一组耦合的非线性微分方程。
2.速度内环设计速度内环负责实现期望速度的跟踪控制。
常用的设计方法是采用比例-积分(PID)控制器。
PID控制器的输出是速度的修正量，通过与期望速度相减得到速度误差，然后根据PID算法计算控制器输出。
PID控制器的参数调节是一个关键问题，可以通过试探法、经验法或优化算法等方法进行调节，以实现最佳的速度跟踪性能。
3.电流外环设计电流外环的作用是保证电机的电流输出与速度内环控制输出的一致性。
一般采用PI调节器进行设计。
PI调节器的参数通过试探法、经验法或优化算法等方法进行调节，以实现电流输出的稳定性。
4.稳定性分析与系统稳定控制设计好速度内环和电流外环后，需要对系统的稳定性进行分析。
稳定性分析可以通过线性化方法、根轨迹法、频率响应法等方法进行。
分析得到系统的自然频率、阻尼比等参数后，可以根据稳定性准则进行系统稳定控制。
常用的控制方法包括模型预测控制、广义预测控制、滑模控制等。
5.鲁棒性设计在双闭环直流调速系统设计中，鲁棒性是一个重要的指标。
通过引入鲁棒性设计方法，可以提高系统对参数扰动和外部干扰的抑制能力。
常用的鲁棒性设计方法包括H∞控制、μ合成控制等。
以上是双闭环直流调速系统设计的一般步骤，具体的设计过程可能因实际应用和控制要求的不同而有所差异。
设计双闭环直流调速系统需要深入了解电机的特性和系统的控制需求，综合运用控制理论和工程方法，通过模拟仿真和实验验证来不断调整和优化控制参数，以实现系统的高性能调速控制。
双闭环调速系统课程设计
双闭环调速系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解双闭环调速系统的基本原理和组成部分；2. 学生能掌握双闭环调速系统中速度环和电流环的工作原理及其相互关系；3. 学生能了解双闭环调速系统在工业生产中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并设计简单的双闭环调速系统；2. 学生能通过实际操作，完成双闭环调速系统的调试和优化；3. 学生能运用相关软件或工具，对双闭环调速系统进行仿真和分析。
情感态度价值观目标：1. 学生对双闭环调速系统产生兴趣，培养主动学习和探究的精神；2. 学生认识到双闭环调速系统在工程技术领域的重要性，增强对相关职业的认同感；3. 学生在团队协作中，培养沟通、合作和解决问题的能力。
课程性质：本课程为电气工程及其自动化专业核心课程，旨在使学生掌握双闭环调速系统的基本原理和设计方法。
学生特点：学生具备一定的电路基础和自动控制理论，具有较强的动手能力和探究精神。
教学要求：结合理论教学和实践操作，注重培养学生的实际应用能力和创新意识。
通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在掌握知识的同时，提高技能和情感态度价值观。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 双闭环调速系统基本原理- 介绍双闭环调速系统的定义、分类及其在工业生产中的应用；- 分析双闭环调速系统的结构及工作原理。
2. 速度环和电流环的工作原理- 详细讲解速度环和电流环的组成、功能及相互关系；- 分析速度环和电流环的参数整定方法及其对系统性能的影响。
3. 双闭环调速系统设计- 介绍双闭环调速系统的设计步骤和方法；- 结合实际案例，分析并设计双闭环调速系统。
4. 双闭环调速系统的调试与优化- 讲解双闭环调速系统调试的原理和方法；- 介绍优化双闭环调速系统性能的途径。
5. 双闭环调速系统的仿真与分析- 介绍常用仿真软件及其在双闭环调速系统中的应用；- 结合实际案例，进行双闭环调速系统的仿真分析。
双闭环直流可逆调速系统设计
双闭环直流可逆调速系统设计
一、实现双闭环直流可逆调速系统的基本原理
双闭环直流可逆调速系统是一种复杂的控制系统，通过控制电机转速
调整和调节，可以实现直流可逆调速系统的功能。
它的工作原理是：当电
机的转速发生变化时，运用程序控制器调整反馈信号。
在反馈信号中，检
测电机转速，并将其作为参考，经过放大器检测调节，将放大器调节的参
数输入给程序控制器，然后根据给定的转速和调节参数，程序控制器根据
相关的算法，调节步进电机的每一步的转速，实现当电机转速发生变化时，程序控制器控制电机转速。
二、双闭环直流可逆调速系统的组成
1.输入信号源：输入信号源主要有可逆调节信号和程序控制参数信号，两者同时作用，确定电机控制的转速范围和精度要求，从而保证可逆调速
系统的精度。
2.程序控制器：程序控制器是可逆调速系统的核心，它根据输入的控
制信号，控制反馈电路，实时获取电机的转速参数，根据算法，按照程序
控制的调节参数调节步进电机，实现调节目标速度。
双闭环PWM调速课程设计完整版
《交直流调速》课程设计设计题目双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计所在系信息与机电工程系姓名林超学号 ********* 任课老师郑金辉专业年级电气工程及其自动化2011级2014年12 月 1日目录交直流调速课程设计任务书 (1)1题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计 (1)2设计目的 (1)3系统方案的确定 (1)4设计任务 (1)5课程设计报告的要求： (2)6结束语 (2)直流调速课程设计说明书 (3)1 方案设计 (3)1.1选择双闭环调速系统的理由 (3)1.2选择PWM控制系统的理由 (5)1.3选择IGBT的H桥型主电路的理由 (5)1.4方案选定 (5)1.5双闭环可逆直流脉宽调速系统的原理 (6)2 主电路结构的设计 (6)2.1PWM变换器介绍 (6)2.2桥式可逆PWM变换器的工作原理 (7)2.3H型主电路的波形分析 (7)2.4泵升电路 (9)2.6双闭环系统的稳态结构图 (11)2.7双闭环直流调速系统的动态结构图 (12)2.9双闭环直流PWM调速系统的硬件结构图 (12)3 参数设计 (13)3.1整流变压器的选择 (13)3.2IGBT管的参数 (14)3.3缓冲电路的参数 (14)3.4整流二极管的参数 (14)3.5泵升电路参数 (15)4 系统控制电路的设计 (15)4.1PWM信号控制器 (15)4.1.1 SG3525芯片的说明 (15)4.1.2 SG3525芯片各部分功能 (16)4.2驱动电路选用 (17)4.2.1 UAA4002驱动电路的特点 (17)4.2.2 正、反向驱动的功能 (18)5 双闭环调节器设计 (19)5.1电流环的设计 (19)5.1.1确定时间常数 (20)5.1.2 选择电流调节器结构 (21)5.1.3选择电流调节器参数 (21)5.1.4 检验近似条件 (21)5.1.5计算ACR的电阻和电容 (22)5.2转速环的设计 (22)5.2.1 确定时间常数 (22)5.2.2 ASR结构设计 (22)5.2.3 选择ASR参数 (23)5.2.4 校验近似条件 (23)5.2.5 计算ASR电阻和电容 (23)5.2.6 检验转速超调量 (23)5.2.7 校验过渡过程时间 (24)5.3反馈单元 (24)5.3.1 转速检测装置选择 (24)5.3.2 电流检测单元 (24)6 结束语 (25)7 系统总电路图 (25)参考文献 (27)交直流调速课程设计任务书1 题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计2 设计目的1、对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用2、运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。
晶闸管双闭环直流调速系统设计
晶闸管双闭环直流调速系统设计引言：直流调速系统广泛应用于电机控制领域，其中晶闸管双闭环直流调速系统具有较好的性能和可靠性。
本文将介绍晶闸管双闭环直流调速系统的设计原理和步骤，并分析其性能和可行性。
一、系统设计原理：晶闸管双闭环直流调速系统由速度环和电流环组成。
其中速度环通过测量电机转速与期望速度之间的误差并反馈控制，通过调整电机的输入电压来改变电机的转速。
电流环通过测量电机输出电流与期望电流之间的误差并反馈控制，通过调整晶闸管的导通角来改变电机的输出电流。
速度环和电流环通过PID控制器进行控制，实现闭环控制。
二、系统设计步骤：1.确定系统参数：包括电机参数、电压参数、电流参数和速度参数等。
根据实际情况选择合适的参数值。
2.设计速度环：首先选择合适的速度传感器进行速度测量，如光电编码器或霍尔元件。
然后根据测量值与期望速度之间的误差计算PID控制器的输出值，进一步控制电机的输入电压。
3.设计电流环：选择合适的电流传感器进行电流测量，如电流互感器或霍尔元件。
根据测量值与期望电流之间的误差计算PID控制器的输出值，进一步控制晶闸管的导通角。
4.设计反馈回路：将测量到的速度和电流信号经过滤波器进行滤波处理，减小干扰。
然后将滤波后的信号输入到PID控制器，计算控制器的输出值。
最后将控制器的输出值经过扩大器进行放大，最终作为输入信号驱动电机。
5.系统仿真和优化：使用MATLAB等仿真软件进行系统仿真，分析系统的性能和稳定性。
根据仿真结果，调整控制参数和系统结构，优化系统性能。
三、系统性能和可行性分析：晶闸管双闭环直流调速系统具有较好的稳态和动态性能。
速度环能够实现对电机速度的精确控制，适应不同负载的要求。
电流环能够实现对电机输出电流的精确控制，保证电机的安全运行。
经过优化设计的系统具有较快的响应速度、较小的超调量和较好的稳定性。
总结：本文介绍了晶闸管双闭环直流调速系统的设计原理和步骤，并分析了其性能和可行性。
双闭环直流调速系统(课程设计)
4•仿真实验95•仿真波形分析13三、心得体会14四、参考文献161•课题研究的意义从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等。
直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。
且直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义。
2•课题研究的背景电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器，电力电机技术的迅猛发展，促使了电机控制技术水平有了突破性的提高。
从20世纪60年代第一代电力电子器件-晶闸管(SCR)发明至今，已经历了第二代有自关断能力的电力电子器件-GTR、GTO、MOSFET，第三代复合场控器件-IGBT、MCT等，如今正蓬勃发展的第四代产品-功率集成电路(PIC)。
每一代的电力电子元件也未停顿，多年来其结构、工艺不断改进，性能有了飞速提高,在不同应用领域它们在互相竞争，新的应用不断出现。
同时电机控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。
正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内发生了天翻地覆的变化。
(3-16) 取：(3-17) ◎i=4.3%<5%，满足课题所给要求。
3.3速度调节器设计电流环等效时间常数1/K。
取KT乙=0.5,贝IJ：1二2X0.0067二0.0134K(3-15)转速滤波时间常数T on。
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目录页第一章绪论 (2)1-1课题背景，实验目的与实验设备 (2)1-2国内外研究情况 (3)第二章双闭环调速系统设计理论 (3)2-1典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系统 (3)2-2系统的静，动态性能指标 (4)2-3非典型系统的典型化 (6)2-4转速调节器和电流调节器的设计 (7)第三章模型参数测定和模型建立 (9)3-1系统模型参数测定实验步骤和原理 (9)3-2模型测定实验的计算分析 (11)3-3系统模型仿真和误差分析 (18)第四章工程设计方法设计和整定转速，电流反馈调速系统 (22)4-1 设计整定的思路 (22)4-2 电流调节器的整定和电流内环的校正，简化 (23)4-3转速调节器的整定和转速环的校正，简化 (25)4-4系统的实际运行整定 (27)4-5 关于ASR和ACR调节器的进一步探讨……………………………………33 第五章设计分析和心得总结 (34)5-1实验中出现的问题 (34)5-2实验心得体会 (35)第六章实验原始数据 (38)6-1建模测定数据 (38)6-2 系统调试实验数据 (39)第一章绪论1-1课题背景，实验目的与实验设备转速，电流反馈控制的调速系统是一种动静态特性优良的直流调速系统，它的控制规律是建立在经典控制规律的基础上的，用传递函数建立动态数学模型，并从传递函数模型和开环频域特性去总结其控制规律，用跟随和抗扰两个方面的指标去衡量它的动静态性能。
转速，电流反馈控制的调速系统是一种串级系统，所以其整定系统参数的方法也借鉴了一般串级系统的差别，但又有不同于一般串级系统的。
本次实验的主要目的是针对一套调速系统（包括电源，电机，励磁回路等）建立模型并整定出带滤波的电流调节器和转速调节器参数，投入运行。
实验正值暑期实践及国际交流周，我们将用两周的时间来完成参数测定实验，系统建模，调节器整定和系统投入运行。
本次实验的实验设备包括：实验设计的基本要求是：性能指标静态静差率%s <5%调速范围Ds 3 (483rpm-1450rpm) 动态 电流超调量%i σ<5% 转速超调量%n σ<10%1-2国内外研究情况虽然目前的直流调速系统已经十分成熟，调速系统的信号给定已经做成集成电路，许多逻辑判断通过嵌入式系统或者工业控制机加入调速系统，但对它乃至电力拖动系统的研究是不会结束的，当前国内外关于电力拖动系统的研究主要集中在应用现代控制理论，经典控制理论虽然物理概念明确，理论分析直观，但存在不能实现最优控制和大系统控制等问题。
随着离散控制器及其理论的发展，现代控制理论有了用武之地。
高性能的计算机可以实时完成复杂的运算；系统辨实验装置 型号 规格 备注 电力电子传动平台 MCL-Ⅲ实验平台 示波器TDS-1012带宽100MHZ 最高采样频率1GS/s得到转速，电流波形，调节参数时参考 数字万用表 GDM-8145测量电阻，电压识，参数估计和算法鲁棒性上的应用，大幅改善了控制效果。
②研发新型的电力电子器件，随着电力电子器件走向耐高压，大功率，高频化和智能化，新型的电力拖动系统能拥有更可靠的性能，能适应更极端的工作条件。
③与嵌入式操作系统结合，嵌入式操作系统的加入能使电力拖动系统拥有更强大的功能，包括联网的云检测故障，大系统的协调工作等，此外，基于Linux 的数字伺服系统无疑是目前的研究热点。
第二章 双闭环调速系统设计理论2-1典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系统双闭环调速系统中，无论是电机还是调节器都被看成一个拉普拉斯变换成的s 域模型，这些环节通过串并联合反馈连接在一起，构成了系统，要对系统进行分析，就要先清楚一些典型系统的特性。
典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系统的区别在于原点处零极点的个数不同，而除原点外其他处的零极点个数则区分了同一典型系统的不同系统。
典型Ⅰ型的开环传递函数结构为)1()(+=Ts s Ks WT ,K 分别为系统的惯性时间常数和开环增益。
典型Ⅱ型的开环传递函数结构为)1()1()(2++=Ts s s K s W τ)1(+s τ为一个比例微分因子，附带了惯性环节11+Ts ，比例微分因子存在的的作用是把系统的相频特性提升到 180-线以上，保证系统的稳定。
典型Ⅰ型的闭环传递函数结构为2222)(nn ncl s s W ωξωω++= TKn =ω 为系统的自然振荡频率 KT121=ξ为系统的阻尼比 典型Ⅰ型的闭环传递函数结构为112121)(222332++++++=hTs s T h h s T h h hTs s W cl h 为斜率为20dB/dec -的中频段宽度。
对于Ⅰ型系统而言，开环增益K 越大，截至频率c ω也越大，系统的响应也越快，但是相角裕量裕量γ会变小，在响应上的表现就是调节时间变短，但是振荡会加剧。
2-2系统的静，动态性能指标在控制系统中设置调节器是为了改善系统的静，动态性能，而要衡量调节器的设置和调整是否恰当，就需要一些相应的指标。
这些指标包括两大类，在下表中列出跟随性能特性名称 备注上升时间 输出量第一次上升到稳态值所用的时间超调量 输出量超过稳态值最大时与稳态值差值比上稳态值 峰值时间 输出量上升到最大值所用时间调节时间输出量稳定在稳态值附近一定范围内所用时间抗扰性能特性动态降落 稳态运行时突加负扰动造成的输出量降落 恢复时间稳态运行时突加扰动后输出稳定在一定范围的时间表2-1 性能指标及其定义Ⅰ型系统的闭环系统是一个二阶系统，它的暂态响应特性指标与系统的阻尼比和自然振荡频率有关，并且可以归纳成下表表2-2 典型Ⅰ型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系Ⅱ型系统的闭环系统是一个三阶系统，可以将它用主导零极点法简化成二阶系统进行分析，它的跟随性能指标也可以归纳为表2-3 典型Ⅱ型系统阶跃输入跟随性能指标2-3非典型系统的典型化实际控制对象的传递函数多种多样，往往受很多参数影响，并且直接由微分方程建立的是高次模型。
为了构造成低阶的典型系统，需要做许多近似处理，包括，1.高频段小惯性环节的近似处理当高频段有几个小时间常数（1T ,2T …）时，用一个小时间常数T 来代替，并且有⋯++=21T T T2.高阶系统降阶近似处理考察一般情况下的高阶系统1)(23+++=cs bs as Ks W系统稳定，即存在a bc >则忽略系统的高次项，将系统简化为11)(`+=cs s W3.低频段大惯性环节近似处理当系统中存在时间常数特别大的惯性环节11+Ts 时，存在近似条件 Tc 3≥ω,或者10≥T ω 则惯性环节可以等效为Ts1，事实上，等效后的相角裕量减小了，也就是说如果等效后的系统可以稳定的话，等效前的系统一定稳定，这也充分证明了这种等效是可用的。
2-4转速调节器和电流调节器的设计 1.设计内环的电流调节器ACR首先要对电流内环进行简化，忽略反电动势的影响，再将内环等效为单位负反馈，进行小惯性环节近似处理，可以得到图2-2 电流内环的简化其中 s T 和 oi T 一般都比l T 小得多，可以近似为一个惯性环节，其时间常数为oi s i T T T +=∑设计出电流调节器后将电流环作等效处理121)(+=∑s T s W i cli而内环可以简化为典型Ⅰ型环节，从而在稳态性能上得到电流无静差，在暂态性能上有较强的跟踪能力。
系统参数要求满足m l T T << l oi s T T T <<, 10/<m l T T由性能指标就可以求出系统的开环增益和调节器的比例增益系数i Kii i i i C R R R K ==τ0/由增益和时间常数设计出调节器图2-3 ACR 和ASR 所用的带滤波PI 调节器最后将电流环简化成一个典型Ⅰ型系统，作为外环的一个环节 2.设计转速调节器ASR进行小时间常数近似处理on i n T T T +=∑∑2图2-4 简化后的转速环将转速环校正为典型Ⅱ系统，以保证转速环的抗扰动能力。
再计算转速调节器的比例增益和时间常数0R R K n n = n n n C R =τ从而得到转速调节器的电阻和电容值第三章 模型参数测定和模型建立3-1系统模型参数测定实验步骤和原理名称 测量方法注意事项实测值 电枢内阻a R接通电源，施加给定，使电枢电流保持在1A ，但是断开励磁回路和负载回路，在电机静止的状态下，手动旋转电机转轴，在互成120夹角的三点测出电枢内阻的大小，然后取平均值。
1.理论上在不加励磁磁通时电机是不会旋转的，但有时电机会因为剩磁而出现缓慢旋转，这时要反接励磁磁通去掉剩磁载接回原来的电路。
2.三次测量的差值反映了电机制作的规整度，主要收电机的转轴偏离中心程度和换向片和电刷的接触电阻。
电枢端电压ra U , 电源端电压d U 电枢电流d I电动势转速系数e C利用电机的机械特性方程联立，消去未知的电枢回路电阻，仅由两次测量的电压差值和转速差值求出电动势转速系数e d d C RI U n 011-=e d d C RI U n 022-=2121n n U U C d d e --=1.两组数据通过改变给定电压ct U 得到，只需要测端电压和转速，不需要关心电枢电流，励磁回路也要。
2.不需要关心电枢电流的前提是测量几组数据时电枢回路的电阻不能改变，特别是串接的起动电阻。
3.磁通量显然会影响转速系数，也不能改变。
电源端电压d U电机转速n电源等效断开励磁回路，固定给定电 1.励磁回路和负载回路要断开。
电源端电内阻n R压ct U 在0.2A 到0.8A 间（实验中是0.5A ），改变电枢串联回路的阻值，得到两组端电压和电枢电流的值1212d d d d n I I U U R --=2.测电源内阻的方法是伏安法，电枢的端电压和电流的端电压也是电源等效内阻的端电压和端电流，用两组数据联立压d U 电枢电流d I电源放大系数s K保持励磁回路断开，分级调节给定电压ct U ，并保持电枢电流d I 始终小于1A （实验中为了计算方便，保持电枢电流始终在0.5A ），利用n d d d R I U U +=01010ct ct d d ct d U U U U U U Ks --=∆∆=求出一组Ks ，再取平均值1.断开励磁后要小心调整给定电压，否则很容易过流。
2.记录每一次测出数据时的电流。
3.测量组数分布要调整好，例如如果要研究电源的饱和现象要在电压都较大时多取点。
电枢电流d I电源端电压d U 给定电压ct U平波电感内阻d R 不通电的情况下，用万用表直接测电感的阻值。
1.不能通电，此时是由万用表本身供电的。
电感内阻d R电枢回路总电阻∑R d a n R R R R ++=∑电磁时间常数l T用电感表测出电枢回路的总电感再除以总电阻，即1.测量电感时所测电感在的回路要断开，否则就会偏小，相当电枢电感d I∑+=R L L T da l 于并联了其他电感 平波电感d L电枢回路总电阻∑R机电时间常数m T连上励磁回路，断开负载回路，突加给定使电机的峰值电枢电流达到堵转电流（实验中是1.4A ），记录转速n 和时间t 的波形图，利用以下公式可以计算出机电时间常数dzdm t t A B Zam am Z am e m Z a z a a m z ea I I t t Idt I T dtdi T I dt di C C R GD C T i dtdnGD I C i C T T C R I U n BA---=-=-==-=--=⎰∑∑)(375375221.dz dm I I ,分别为堵转电流和空载时的电流。