电流截止负反馈转速1.1
带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真
潇湘学院《课程设计报告》题目：带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：陈敏初始条件：1．技术数据输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流 36A 额定励磁电流2A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆电枢回路电感100mH电机机电时间常数2S电枢允许过载系数1.5额定转速 1430rpm2．技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤2%, 调速范围 D≥10 ）动态指标：系统稳定要求完成的主要任务:1．技术要求：(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D ≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2) 根据指标要求进行动态校正，选择调节器的参数，并确定电流截止负反馈环节的相关参数，(3) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续2．设计内容：(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2) 根据带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器和电流截止负反馈的作用,(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB 来进行调节器的参数调节。
(4) 绘制带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书目录摘要 (3)1.闭环调速控制系统构成 (5)1.1 主电路 (5)1.2 原理框图 (5)2带电流截止负反馈的转速负反馈的分析 (6)2.1电流截止负反馈的提出 (6)2.2 电流截止负反馈环节 (7)2.3 带电流截止负反馈调速系统结构框图和静特性 (8)3 参数设计 (10)3.1整体分析 (10)3.2稳定性参数计算和判断 (10)3.3 转速调节器校正 (11)3.3.1 PI调节器结构 (11)3.3.2 调节器的选择 (12)3.4 电流截止负反馈参数设计 (16)4. 电流MATLAB仿真 (17)4.1 将设计的参数进行仿真 (17)4.2 调节器参数调整 (18)5.电气总图 (19)6.结束语 (20)参考文献 (20)摘要为了提高直流调速系统的动态、静态性能，通常采用闭环控制系统（主要包括单闭环、双闭环）。
运动控制期末必考题
运动控制期末必考题⼀、填空题1、直流电动机有三种调速⽅案：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通Φ；（3）改变电枢回路电阻R。
2、当电流⼤到⼀定程度时才出现的电流负反馈，叫做电流截⽌负反馈。
3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成正⽐。
4、他励直流电动机的调速⽅法中，调压调速是从基速（额定转速）往下调，在不同转速下容许的输出恒定，所以⼜称为恒转矩调速。
调磁调速是从基速往上调，励磁电流变⼩，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出功率基本相同，称为恒功率调速。
5、直流调速系统的静态性能指标主要包括静差率和调速范围。
6、在⽐例积分调节调节过程中，⽐例部分的作⽤是迅速响应控制，积分部分的作⽤是消除稳态误差。
7、采⽤积分速度调节器的闭环调速系统是⽆静差的。
8、直流调速系统中常⽤的可控直流电源主要有旋转变流机组、静⽌式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。
9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态。
10、在额定负载下，⽣产⼯艺要求电动机提供的最⾼转速和最低转速之⽐叫做调速范围。
11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之⽐叫做静差率。
12、⼀个调速系统的调速范围，是指在最低转速时还能满⾜所需静差率的转速的可调范围。
13、反馈控制的作⽤是抵抗扰动、服从给定。
14、脉宽调制的⽅法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、频率⼀定、宽度可变脉冲序列，从⽽可以改变平均输出电压的⼤⼩，以调节转速。
15、调速系统的要求有调速、稳速、加，减速。
16、直流电动机在调速过程中，若额定转速相同，则转速越低时，静差率越⼤。
17、在转速、电流双闭环直流调速系统中转速调节器的输出作为电流调节器的输⼊，再⽤电流调节器的输出去控制电⼒电⼦变换器。
18、双闭环调速系统在正常运⾏时， ACR 调节器是不会达到饱和的。
19、反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。
电流截止负反馈课程设计
电流截止负反馈课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电流截止负反馈的基本概念，掌握其工作原理；2. 学生能掌握电流截止负反馈电路的组成，了解各部分功能；3. 学生能解释电流截止负反馈对放大器性能的影响，如稳定性、线性度等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析实际电路中的电流截止负反馈现象；2. 学生能够设计简单的电流截止负反馈放大器电路，并进行性能分析；3. 学生能够通过实验验证电流截止负反馈的作用，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到电流截止负反馈在实际电路中的应用价值，培养学习兴趣；2. 学生能够养成团队协作、积极探索的学习态度，增强问题解决能力；3. 学生能够树立正确的科学观，认识到科学技术对社会发展的推动作用。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，旨在帮助学生掌握电流截止负反馈的基本原理和应用，提高学生分析问题和实际操作能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但对电流截止负反馈的理解和应用尚不深入。
教学要求：结合学生特点，采用理论教学与实验相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容本节教学内容主要包括以下三个方面：1. 电流截止负反馈基本原理- 引导学生回顾放大器的基本概念，引入电流截止负反馈的概念；- 讲解电流截止负反馈的工作原理，结合教材第3章第2节内容进行分析；- 解释电流截止负反馈对放大器性能的影响，如稳定性、线性度等。
2. 电流截止负反馈电路组成及功能- 介绍电流截止负反馈电路的组成部分，如输入级、反馈级、输出级等；- 分析各部分的作用，结合教材第3章第3节内容进行讲解；- 示例分析实际电路中的电流截止负反馈应用。
3. 电流截止负反馈实验及性能分析- 安排实验课，让学生动手搭建电流截止负反馈放大器电路；- 指导学生进行性能测试，分析实验结果，理解电流截止负反馈的实际作用；- 结合教材第3章第4节内容，让学生了解实验原理和操作方法。
运动控制系统思考题课后习题答案完整版 (1)汇总.
思考题答案1.1直流电动机有哪几种调速方式？各有那些特点？答：a改变电枢回路电阻调速法外加电阻Radd的阻值越大，机械特性的斜率就越大，相同转矩下电动机的转速越低b减弱磁通调速法减弱磁通只能在额定转速以上的范围内调节转速c调节电枢电压调速法调节电枢电压调速所得的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。
1.2为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：a PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其最大值=峰值是不变的，变的是平均值； b 相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。
从而影响了电机的输出特性。
答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流PWM变换器的时间常数Ts 等于其IGBT控制脉冲周期（1/fc），晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不会超过20直流PWM变换器间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
1.4简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
1.5答：不会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。
带电流截止负反馈的转速单闭环可逆调速系统设计心得
带电流截止负反馈的转速单闭环可逆调速系统设计心得在设计带有电流截止负反馈的转速单闭环可逆调速系统时，我获得了一些有价值的心得。
这种系统通常用于电机控制，通过闭环反馈来实现对电机转速的精确控制。
首先，设计一个合适的电流截止负反馈环路非常重要。
电流截止是一种常用的控制策略，通过将电流与设定值进行比较，然后根据比较结果调整控制信号来实现对转速的控制。
在设计负反馈环路时，需要注意选择合适的比例和积分增益来实现稳定的控制。
其次，选择合适的转速控制策略也是至关重要的。
常见的转速控制策略包括PID 控制、模糊控制和神经网络控制等。
根据实际需求和系统特点，选择最适合的控制策略能够提高系统的控制性能和稳定性。
此外，设计合适的传感器和测量电路也是设计可逆调速系统的重要一环。
转速传感器的准确性对于精确控制转速至关重要。
在选择传感器时，需要考虑其测量范围、精度和响应速度等因素。
最后，合理设计控制回路，并对系统进行充分的仿真和实验。
通过仿真和实验可以验证设计的合理性和系统的性能。
在仿真和实验中，可以对系统进行各种工况的测试，以确保系统在各种条件下都能稳定工作。
总结起来，设计带有电流截止负反馈的转速单闭环可逆调速系统需要考虑多个因素，包括负反馈环路设计、转速控制策略选择、传感器选择和系统仿真与实验。
通过综合考虑这些因素，可以设计出高性能和稳定的转速控制系统。
带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统
实验八带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统一、实验目的(1)了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
(2)掌握晶闸管直流调速系统的一般调试方法及电流截止负反馈的整定。
(3)通过实验，加深理解负反馈原理及转速负反馈电流截止负反馈的在调速系统中的作用。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。
对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。
按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。
在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U Ct，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。
电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节。
这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
在电流单闭环中，将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压U Ct，控制整流桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从而构成了电流负反馈闭环系统。
电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。
同样，电流调节器若采用P（比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。
当“给定”恒定时，闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。
转速﹑电流双闭环直流调速系统
引言目前，转速﹑电流双闭环控制直流调速系统是性能很好﹑应用最广泛的直流调速系统。
我们知道采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。
故需要引入转速﹑电流双闭环控制直流调速系统，本文着重阐明其控制规律﹑性能特点和设计方法，是各种交﹑直流电力拖动自动控制系统的重要基础。
首先介绍转速﹑电流双闭环调速系统的组成及其静特性，接着说明该系统的动态数学模型，并从起动和抗扰两个方面分析其性能和转速与电流两个调节器的作用。
在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。
电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。
因此，调速技术一直是研究的热点。
长期以来，直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。
直流电动机在额定转速以下运行时，保持励磁电流恒定，可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速；在额定转速以上运行时，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。
采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。
在现代化的工业生产中，几乎无处不使用电力拖动装置。
轧钢机、电铲、提升机、运输机等各类生产机械都要采用电动机来传动。
随着对生产工艺，产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械能实现自动调速。
从20世纪60年代以来，现代工业电力拖动系统达到了全新的发展阶段。
这种发展是以采用电力电子技术为基础的，在世界各国的工业部门中，直流电力拖动系统至今仍广泛的应用着。
直流拖动的突出优点在于：容易控制，能在很宽的范围内平滑而精确的调速，以及快速响应等。
在一定时期以内，直流拖动仍将具有强大的生命力。
什么是电流截止负反馈
1、什么是电流截止负反馈？为什么在单闭环直流调速系统中要采用电流截止负反馈？1、什么是电流截止负反馈？为什么在单闭环直流调速系统中要采用电流截止负反馈？答：为了解决反馈控制单闭环调速系统起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须设有自动限制电枢电流的环节。
根据反馈控制的基本概念，要维持某个物理量基本不变，只要引入该物理的负反馈就可以了。
由于电流负反馈的引入会使系统的静特性变得很软，不能满足一般调速系统的要求，电流负反馈的限流作用只应在起动和堵转时存在，在正常运行时必须去掉，使电流能自由地随着负载增减。
这种当电流大到一定程度时才起作用的电流负反馈叫做电流截止负反馈。
直流电动机全电压起动时，如果没有采取专门的限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电动机换向不利，对于过载能力低的晶闸管等电力电子器件来说，更是不允许的。
采用转速负反馈的单闭环调速系统（不管是比例控制的有静差调速系统，还是比例积分控制的无静差调速系统），当突然加给定电压U*n时，由于系统存在的惯性，电动机不会立即转起来，转速反馈电压Un仍为零。
因此加在调节器输入端的偏差电压，ΔUn=U*n，差不多是稳态工作值的（1+K）倍。
这时由于放大器和触发驱动装置的惯性都很小，使功率变换装置的输出电压迅速达到最大值Udmax，对电动机来说相当于全电压起动，通常是不允许的。
对于要求快速启制动的生产机械，给定信号多半采用突加方式。
另外，有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况，例如挖土机、轧钢机等，闭环系统特性很硬，若无限流措施，电流会大大超过允许值。
如果依靠过电流继电器或快速熔断器进行限流保护，一过载就跳闸或烧断迷熔断器，将无法保证系统的正常工作。
2、画出单闭环有静差带电流截止负反馈直流调速系统的电路原理图及静态框图。
2、画出单闭环有静差带电流截止负反馈直流调速系统的电路原理图及静态框图。
答：单闭环有静差带电流截止负反馈直流调速系统的电路原理图单闭环有静差带电流截止负反馈直流调速系统的静态框图。
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同组设计者
三、设计说明书的格式要求 1、绪论 a.设计的目的和意义。b.设计要求。c.设计对象及有关数据。 2、系统结构方案的选择： 3、主回路的选择： a.主电路形式（单相、三相、六相、半控、全控、桥式等）的选择与论证。计算。交流电源 的选择（单相或三相） 。 c.晶闸管元件的计算与选择。 d.晶闸管保护措施的电路设计与计算。 e.平波电抗器的计算与选择。 f.测速机的选择与可变电位器的选择与计算。 g.电流检测回路的设计计算。包括电流互感器、整流电路及各参数选择。 h.电动机励磁回路设计。 4、触发器的设计和同步相位的配合： a.触发电路的设计与选择。 b.同步相位的配合。 5、辅助电路设计：辅助电路设计： a.高精度给定电源的设计。 b.其它辅助电源的设计。如＋15V、－15V、5V 等。 c.其它辅助电路设计。 6、系统静、动态设计： a.静态工作电路的设计。确定α 、β 、Ks、Unm*、Uim*和 Uctm 等。 b.计算回路电阻。c.计算主回路电感。 d.计算 Tl、Tm。 7、转速环设计：a.调节器参数计算。 b.调节器实现。 8、系统原理图与静态结构框图 9、课程设计总结 10、参考文献
I dbl 2I N ，临界截止电流 I dcr 1.2I N 。 要求设计一个带直流截止负反馈的转速
单闭环调速系统。 其主要内容为： 1、测定综合实验中所用控制对象的参数（由实验完成） ； 2、根据给定指标设计带电流截止负反馈的转速调节器，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。 二、设计任务: 1.完成理论分析： a.调速范围 D＝20，静差率 S≤10％； b.转速超调σ n≤10%(在额定转速时)； C.动态速降小于 10％。 d.振荡次数小于 2 次； （1） 进行系统参数计算， 完成转速调节器及电流截止负反馈的结构与参数设计； （2）对整个调速系统的动态性能进行分析； 2．完成系统电气原理图的设计 （1）晶闸管－电动机系统主电路设计 （2）晶闸管整流电路方案的讨论和选择。 （3）整流变压器额定容量、一次侧和二次测电压、电流的选择。 （4）晶闸管的选择及晶闸管保护电路的选择。 （5）平波电抗器的计算与选择。 （6）触发电路的选择。 （7） 测速发电机的选择及有关元件的选择与计算。 （8）完成系统电气原理图的设计。
城南学院 课程设计任务书
电气与信息工程系
D 自动化 专业
班
题
目
带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统设计
任务起止日期： 2014 年
6
月
29 日～ 2014
年
7 月 11 日
学 生 姓 名 指 导 教 师
学 号
一、设计要求： 本课程设计的对象是： 直流电机：2.2kW，220V，12.5A，1500 转/分。电枢电 阻 1.2 ，整流装置内阻 1.5 ，触发整流环节的放大倍数为 35，堵转电流
四、主要参考文献 [1]隋峻,王晶,樊键,尹彦东,仲丽萍.SVPWM 在永磁同步电机系统中的应用与仿真 [J]. 兵工自动化. 2011(03) [2] 王洪诚,赵波,陈洁,文四名.基于 Simulink 的永磁同步电机矢量控制系统研究 [J]. 物联网技术. 2012(02) [3][谢爱华.基于空间矢量调制技术的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究[D]. 浙江工业大学 2009 [4] 王松.永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究[D]. 北京交通大学 2011(1) [5] 李垚,林永君,侯晓勇,刘瑞. 基 TMS320F2812 的永磁同步电机的伺服系统的研 究[J]. 自动化与仪器仪表. 2007(01) [6] 李耀华； 吴俊； 郭巧娟； 刘晶郁.永磁同步电机矢量控制的两种实现方法 比较[J]. 微电机. 2012(01) [7] 文小玲,尹项根,张哲.三相逆变器统一空间矢量 PWM 实现方法[J]. 电工技术 学报. 2009(10) [8] 陈涛,吕中楠,章小卫.基于 STM32F103 的永磁同步电机驱动器设计[J].伺服控 制. 2011(04) [9] 林建洪,周扬忠.基于 DSP 的永磁同步电机伺服控制系统设计[J]. 电力电子 技术. 2012(01) [10]XuHuazhong, MaSha.Research and simulation of PMSM based on Coordination control technology[J].Procedia Engineering 16 ( 2011 ) 157 – 162