含有电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统设计要点
带电流截至负反馈的直流调速系统
运动控制原理实验报告——带电流截止负反馈的直流调速系统实验原理 (2)直流调速系统的分类和指标 (2)带电流截至负反馈调速系统的静特性 (4)带电流截至负反馈调速系统的动态特性 (4)带电流截至负反馈调速系统的设计 (5)实验内容和过程 (6)晶闸管—电动机系统的自然机械机械特性测试 (6)系统控制单元整定 (8)系统静态性能测试 (9)系统动态性能测试 (13)实验结论与体会 (17)实验原理1.直流调速系统的分类和指标由于良好的起动制动性能和宽范围的平滑调速能力,直流电动机常被用于需要做快速正反向拖动的领域中。
直流拖动系统的控制往往是通过控制转速来实现的，由直流电动的电动势平衡方程推出转速表达式φe adl d C R I U n -=U 为电枢电压 ,dl I 为一定负载对应的电流,a R 为电枢回路总电压 φ电枢励磁磁通 e C 电机的电动势参数可知直流电机有三种可用的调速方法,分别是调压（U )调速，弱磁（φ）调速和改变串入电阻（aR )调速。
然而通过改变串入电阻阻值来调速不能实现无级调速，弱磁调速的调速范围又太小，所以直流调速系统常采用调压调速的方式。
对于一个建立好的直流调速系统,可以从调速范围(D ），干扰造成的转速波动大小(静差率s ）和调速系统的起动和制动时间这三个方面来衡量，这些参数有如下关系，min max n n D =N Nn n n s ∆+∆=min其中Nn ∆为直流电机的转速降落，是在电机负载从理想空载增加到额定值对应的转速降落，可以作为衡量直流电机机械特性硬度的参量.调速范围和静差率两个概念也有密切的联系，同样的转速降落Nn ∆下，调速范围越大,转速越低对应的静差率也会大一些,两者满足)1(D n n D s N N+∆=而真正衡量不同系统机械特性时我们用的是转速最低时的静差率，这是的静差率最难满足系统的性能指标。
本次实验使用的是晶闸管整流器—电动机调速系统的组合（M V -)，同样广泛使用的还有PWM —电动机的组合。
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）。
带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统的设计与仿真
专业课程实践训练报告本次实践训练的要求是“带电流截止负反馈的转速闭环直流调速系统的设计与仿真”。
(一)设计参数1)电动机：额定数据为10kv，220v,52A，1460r/min，电枢电阻RS=0.5Ω,飞轮力矩GD2=10N.m2。
2)晶闸管装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器Y/Y联结，二次线电压E2t=230v,触发整流环节的放大系数Ks=40。
3)V-M系统主电路总电阻R=1Ω。
4)测速发电机：永磁式，ZYS231/110型；额定数据为23.1w，110v，0.18A，1800r/min。
5)系统静动态指标：稳态无静差，调速指标D=10，s≤56)电流截止负反馈环节：要求加入合适的电流截止负反馈环节，使电动机的最大电流限制（1.5-2）I N。
(二)设计要求1)闭环系统稳定。
2)在给定和扰动信号作用下，系统稳态无静差。
(三)设计任务1) 根据题目要求，分析论证确定系统的组成，画出系统组成的原理框图；2) 对转速单闭环直流调速系统进行稳态分析及参数设计计算；3) 绘制原系统的动态结构图;4) 动态稳定性判断，校正，选择转速调节器并进行设计；5) 绘制校正后系统的动态结构图；6) 应用MATLAB软件对转速单闭环直流调速系统进行仿真，验证所设计的调节器是否符合设计要求；7) 加入电流截止负反馈环节；8) 应用MATLAB软件对带电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统进行仿真，完善系统。
(四) 原理1) 闭环调速系统组成原理与电动机同轴安装一个测速发电机，从而产生与转速成正比的负反馈电压U n，与给定电压U n*相比较后，得到转速偏差电压，经过放大器A,产生电力电子变换器UPE所需的控制电压U c，用以控制电动机的转速。
PI 调节器作用是使系统无静差电流截止负反馈的作用是在电动机发生超载或堵转的时候电流截止负反馈和给定信号相比较抵消。
使电动机处于停止运行状态，以保护电机。
(五)闭环直流调速系统稳态参数的计算 1）额定负载时的稳态速降应为: 7.68r/minmin /68.7min /)05.01(1005.01460)1(r r s D s n n N cl =-⨯⨯≤-=∆ 2）闭环系统应有的开环放大系数：计算电动机的电动势系数：0.1329V.min/rr V r V n R I U C N a N N e min/1329.0min/14605.052220⋅=⋅⨯-=-=闭环系统额定速降为：391.27r/minmin /27.391min /1329.0152r r C R I n e N op =⨯==∆ 闭环系统的开环放大系数为：49.99.49168.727.3911=-≥-∆∆=clop n n K 3）计算转速负反馈环节的反馈系数和参数测速发电机的电动势：0.0611V.min/rr V min/0611.01800r/min110VC etg ⋅==转速反馈电压：16.05 V （α=α2C etg α2取0.18）转速反馈系数为：0.010998 V.min/r4) 计算运算放大器的放大系数和参数 运算放大器放大系数K p 为: 12.27运算放大器型号：R 0=40K Ω，R 1=490.8 K Ω 5)判断系统的稳定性计算：电枢回路的总电感为17.70mHmin2693.0d I U L = V V U U l 8.1323230322===系统中各环节的时间常数： 电磁时间常数T l:0.018S机电时间常数T m :0.158Ss C C R GD T me m 158.01329.0301329.03751103752=⨯⨯⨯⨯==π晶闸管装置的滞后时间常数T s :0.00167S63.10300167.0017698.000167.0)00167.0017698.0(158.0)(22=⨯+⨯⨯=++s l s s l m T T T T T T K计算出开环放大系数应满足的稳定条件为K ≤103.48，又因为 K=40.6，所以系统稳定。
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。
带电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统概要
带电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统概要概述直流调速系统是现代工业中常见的一种控制系统，其主要作用是通过控制电机的转速来调节其输出的功率。
转速单闭环直流调速系统是其中一种常见的控制系统，它采用了带电流截至负反馈的技术，可以有效地提高系统的稳定性和响应速度。
系统结构转速单闭环直流调速系统主要由三部分组成：电机控制电路、转速测量电路和控制器。
其中电机控制电路用于控制电机的转速，转速测量电路用于测量电机的转速，控制器用于计算误差并发送控制信号到电机控制电路。
具体来说，电机控制电路包括电源、电机以及功率调节器等组件。
电源提供电流给电机，功率调节器则可以控制电流的大小和方向，从而实现对电机转速的控制。
转速测量电路主要用于测量电机的转速，它通常包括一些传感器和信号处理电路。
传感器可以检测电机转子的位置，信号处理电路则将传感器输出的信号转换为脉冲信号，供控制器使用。
控制器是这个系统的核心部件，它负责计算误差并发送控制信号到电机控制电路。
具体来说，控制器可以将目标转速和实际转速之间的差值作为误差，通过算法计算出电机电流的大小和方向，从而实现对电机转速的控制。
技术应用转速单闭环直流调速系统广泛应用于各种需要精确控制电机转速的场合，比如机床、风扇、电动机车、水泵等等。
用转速单闭环直流调速系统可以实现对电机的精确的控制，提高设备的工作效率和稳定性。
此外，带电流截至负反馈的技术也可以应用于其他类型的控制系统中，比如温度控制系统、光照控制系统等等。
它的优点是可以提高系统的稳定性和响应速度，从而提高设备的性能和可靠性。
转速单闭环直流调速系统是一种常见的控制系统，它采用了带电流截至负反馈的技术，可以实现对电机转速的精确控制。
该系统结构简单，应用广泛，可用于机床、风扇、电动机车、水泵等设备的控制。
此外，该技术也可以应用于其他类型的控制系统中，提高设备的性能和可靠性。
带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统设计与仿真运动控制实验报告
带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统设计与仿真 一、设计要求系统稳定并无静差 二、给定参数17,220,3000/min N N N P kw U V n r ===，I N =87.3A ，电枢回路电阻0.087a R =Ω，电感0.0032a L H =,励磁回路电阻181.5Ω,电动机的转动惯量20.76.J Kg m =三、闭环直流调速系统稳态参数的计算 1）额定负载时的稳态速降应为：m i n/12.6min /)02.01(1002.03000)1(r r s D s n n N cl =-⨯⨯≤-=∆2）闭环系统应有的开环放大系数：计算电动机的电动势系数： r V r V n R I U C N a N N e min/071.0min/3000087.03.87220⋅=⋅⨯-=-=闭环系统额定速降为：min /97.106min /071.0087.03.87r r C R I n e N op =⨯==∆闭环系统的开环放大系数为：5.16112.697.1061=-≥-∆∆=clop n n K003.0/max max n ==n U α3）计算运算放大器的放大系数和参数 运算放大器放大系数K p 为:5.16/e p ≥=s K KC K α电枢回路的总电感为0.0032H电磁时间常数为037.0/l ==R L T 27/1l ==τK4)电流截止负反馈 四加电网扰动（第8s电压220→240）负载扰动给定值扰动五、将PI调节器参数改变1.电网扰动（第8s电压220→240）2.负载扰动3.给定值扰动转速、电流双闭环直流调速系统设计与仿真一、设计要求系统稳定并无静差 二、给定参数17,220,3000/min N N N P kw U V n r ===，I N =87.3A ，电枢回路电阻0.087a R =Ω，电感0.0032a L H =,励磁回路电阻181.5Ω,电动机的转动惯量20.76.J Kg m =三、电流调节器ACR 参数计算允许电流过载倍数λ=2；设调节器输入输出电压im nm **U U ==10V ，电力电子开关频率为f=l kHz ．首先计算电流反馈系数β和转速反馈系数α：06.0 I n im *==ββλU N U n nm *α= α=0.003s T 001.0s = ，电流环小时间常数为s T T T oi 002.0s i =+=∑电流调节器超前时间常数为s T K l i 015.0/1i ===τ 而对电流环开环增益局l K =250/5.0=∑i T ，于是ACR 的比例系数为：94.4/i l i ==s K R K K βτ 四、转速调节器ASR 参数计算 选中频段宽度h=5。
转速负反馈直流调速系统设计
转速负反馈直流调速系统设计1 设计条件及要求1.1初始条件：直流电动机:355N P W =, 220N U V = , 2.1d I A = , 1500/min N n r = , 5a R =Ω电枢回路总电阻:17R =Ω 飞轮惯量：220.92GD N m =⋅ 单相桥式整流：40s K = 其他参数：*10nm U V =要求达到的性能指标:10D =, 5%S ≤单相220V 供电，采用电势反馈的晶闸管直流调速系统1.2要求完成的主要任务:1． 系统原理图设计； 2． 调节器设计与调节；3． 电路，控制电路，保护电路设计； 4． 统稳态图，动态图绘制； 5． 电路选择计算，校验；2 原理阐述2.1转速闭环控制系统反馈控制系统的规律是：一方面能够有效地抑制一切被包在负反馈环内前向通道上的扰动作用；另一方面，则紧紧地跟随着给定作用，对给定信号的任何变化都唯命是从。
根据本设计要求，设计的系统为转速负反馈单闭环直流调速系统，其中转速为负反馈量。
转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有三个基本特征。
一、只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。
二、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。
三、系统的精度依赖于给定和反馈检测精度。
其原理图如下：图2-1 转速负反馈单闭环直流调速系统原理图在电动机同轴安装一台测速发电机TG ，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压n U ，与给定电压*nU 相比较后，得到转速偏转电压n U ，经过放大器A ，产生电力电子变换器UPE 所需的控制电压C U ，用以控制电动机的转速，这就组成了反馈控制的闭环直流调速系统。
3参数计算3.1转速环参数的计算为了满足调速系统的稳态性能指标，静差率5%S ≤，调速范围10D =,可以求得额定负载时的稳态速降应为：1500*0.057.89/min 1s 10*(10.05)N cl n s n r D ∆=≤=--（）根据设计题目所给的参数，可以算出电动势系数：220 2.1*50.13971500N N a e N U I R C n --===min r V 开环系统额定速降为：2.1*15255.55/min 0.1397N op e I R n r C ∆=== 闭环调速系统的开环放大系数为：255.551131.397.89op cln K n ∆=-≥-=∆ 转速反馈系数：r V n U nm min/00667.01500100*⋅===α再计算运算放大器的放大系数：根据调速指标和要求，前面已经求出闭环调速系统的开环放大系数应为39.31≥K ，则运算放大器的放大系数p K 应该是44.161397.0/40*00667.039.31Ce s =≥=K K K p α实取 17=p K 。
09第4.3章转速负反馈单闭环直流调速系统
当负载突增时，积分控制 的调速系统动态过程如图所示: 在稳态运行时，转速偏差 电压 Un 必为零。 在突加负载引起动态速降 时产生Un，达到新的稳态时， Un 又恢复为零，但 Uc 已从 Uc1 上升到 Uc2 ，使电枢电压 由 Ud1 上升到 Ud2，以克服负 载电流增加的压降。 在这里，Uc 的改变并非仅 仅依靠 Un 本身，而是依靠 Un 在一段时间内的积累。
+
Uo
U o ( s) 1 其传递函数为： Wi ( s) U i ( s) s
式中， R1C — 积分时间常数
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1、积分调节器的特性
积累作用:积分器的输出量正比于输入量的积分。 记忆作用:当输入为零时,输出保持不变。 延缓作用:当输入突变时,输出不会发生突变。
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2、转速的积分控制规律
nN s 1000 0.05 nN 2.63 r / min D 1 s 20(1 0.05)
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例 4.3-1 对于例 4.2-2 所示的开环系统，采用转速负反馈构 成单闭环系统，且已知晶闸管整流器与触发装置的电压放大 系数 Ks ＝30，转速反馈系数 0.015Vmin/ r ，为了满足给 定的要求，计算放大器的电压放大系数 Kp 。
开环机械特性
n
* K p K sU n
Ce
RI d n0,op nop Ce
(4.3-4)
闭环机械特性
RI d n n0,cl ncl Ce 1 K Ce 1 K
* K p K sU n
(4.3-5)
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特点：
① nc1 nop 1 K . n0,op n0,cl 时， sc1 sop 1 K .
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课程设计（论文）任务书指导教师签字：系（教研室）主任签字：1总体方案设计带电流截止负反馈的转速负反馈的设计方案本文主要分别从介绍电流截止负反馈和转速负反馈的调节器的设计出发，将各自的特点结合再通过数字式绘图进行原理结构的设计，其总的数字式实现结构有以下部分:1、变压器部分此部分是将电网电压引入，再将其设计为三种方式的输出，分别是为电流互感器部分提供电压的变压器1，为稳压模块提供电压的变压器3,和为控制信号产生部分提供电压的变压器2.2、主电路部分此部分理所当然是整个设计的核心部分，其当中有控制对象——电机，还有我们主要需要设计出的控制晶闸管的开断信号，当然其中的转速反馈电压也是从此部分输出。
3、电流互感器部分此部分为电流截止负反馈部分提供反馈电流信号的核心部分，反馈电流信号将从这里引出通过晶闸管从而进入主控电路。
4、ASR和电流截止部分真个调速系统的主控部分，这个调速系统的调速性质就由这个部分决定，其中包括了电流截止负反馈电路和转速负反馈电路。
5、稳压模块为控制信号模块和一些其他需要供电的集成模块器件供电。
6控制信号产生部分此部分主要是产生控制前面主电路部分的晶闸管开通与关断的，以有效地控制电机的转动。
7、控制信号的放大驱动部分辅助控制信号产生部分，使其产生更精确，更稳定的控制信号，以使电机更好的运行。
2带电流截止负反馈的转速负反馈的分析与设计2.1电流截止负反馈的分析与设计问题的提出：（1）起动的冲击电流---直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。
（2）闭环调速系统突加给定起动的冲击电流---采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的1+K 倍。
这时，由于放大器和变换器的惯性都很小，电枢电压一下子就达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。
（3）堵转电流---有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。
例如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。
由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下去，电流将远远超过允许值。
如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。
为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的环节。
根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本不变，就应该引入那个物理量的负反馈。
那么，引入电流负反馈，应该能够保持电流基本不变，使它不超过允许值。
通过对电流负反馈和转速负反馈的分析。
考虑到，限流作用只需在起动和堵转时起作用，正常运行时应让电流自由地随着负载增减，采用电流截止负反馈的方法，则当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。
电流截止负反馈环节如下图：.（a）利用独立直流电源作比较电压（b）利用稳压管产生比较电压（c ）封锁运算放大器的电流截止负反馈环节 图1 电流截止负反馈的环节图（a ）中用独立的直流电源作为比较电压，其大小可用电位器调节，相当于调节截止电流。
图（b ）中利用稳压管VS 的击穿电压U br 作比较电压，线路要简单得多，但不能平滑的调节电流值。
图（c ）是反馈环节与运放的连接电路。
系统稳态结构：图2 电流截止负反馈环节的I/O 特性 图3 带电流截止负反馈的闭环直流调速稳态系统结构框图由图2 可写出该系统两段静特性的方程式：当d dcr I I >时，引入电流负反馈，静特性变为： （1） 图4 带电流截止负反馈闭环调速系统的静特性静特性的几个特点：（1）电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 Kp Ks Rs ，因而稳态速降极大，)1()()1()(e ds s p e com *n s p K C I R K K R K C U U K K n ++-++=)1()1(e d e *ns p K C RI K C U K K n +-+=特性急剧下垂。
（2）比较电压 Ucom 与给定电压 Un* 的作用一致， 好象把理想空载转速提高到（3）两段式静特性常称作下垂特性或挖土机特性。
当挖土机遇到坚硬的石块而过载时，电 动机停下，电流也不过是堵转电流，在式（1）中，令 n = 0，得 一般p s s K K R R >>,因此 （4）最大截止电流dbl I 应小于电机允许的最大电流，一般取 ： I dbl =（1.5~2.0） I N从调速系统的稳态性能上看，希望稳态运行范围足够大，截止电流应大于电机的额定电流， 一般取： I dcr ≥（1.1~1.2）I N （5）调速系统的起动过程图（a ）带电流截止负反馈单闭环调速系统 图(b)理想的快速启动过程 图5 调速系统的起动过程转速负反馈环节的设计1确定时间常数：)1()('e com *n s p 0K C U U K K n ++=ss p com *n s p dbl )(R K K R U U K K I ++=scom *n dblR U U I +≈有0.69,I i K T ∑⋅=则10.0054Is K =，已知转速环滤波时间常数on T =0.01s ，故转速环小时间常数10.00540.010.0154n on IT T s K ∑=+=+=。
2选择转速调节器结构：按设计要求，选用PI 调节器()()ss K s W n n n ASR ⋅+=ττ13计算转速调节器参数：按跟随和抗干扰性能较好原则，取h=5,则ASR 的超前时间常数为：50.01540.077n n hT s τ∑==⨯=，转速环开环增益 1222215505.9872250.0154N n h K s h T -∑+===⨯⨯。
ASR 的比例系数为：()131.82e mn nh C T K h RT βα∑+⋅==。
4检验近似条件 转速环截止频率为1505.9870.07738.96Ncn N n K W K W τ==⋅=⨯=。
174.57cn s W -==>，满足条件。
145.36cn s W -==>，满足近似条件。
5计算调节器电阻和电容：取0R =40Ωk ，则01272n n R K R k =⋅=Ω，取1.2M Ω。
0.064nn nC F R τμ==，取64nFF k C on μ14001.04=AΩ⨯=，取1F μ。
故()()()131.80.07710.077n n ASR n K s s W s s sττ+⨯+==⋅。
其结构图如下：图6 转速调节器6校核转速超调量：计算n σ，设理想空载z=0，h=5时，查得max b C C ∆=81.2%，所以n σ=2（maxbC C ∆）（z -λ）m n N T T n n ∑*⋅∆=1360.20.01540.127281.2% 1.5 3.06%10%14600.18⨯⨯⨯⨯⨯=<，满足设计要求. 2.3电源设计该模块的主要功能是为转速给定电路提供电源，众所周知，电源是一切电路的心脏，其性能在很大程度上影响着整个电路的性能。
为使系统很好的工作，本文特设计一款15V 的直流稳压电源供电，其电路图如图2.3所示。
直流稳压电源主要由两部分组成：整流电路和滤波电路。
整流电路的任务是将交流电变换成直流电。
完成这一任务主要是靠二极管的单向导通作用，因此二极管是组成整流电路的关键元件。
在小功率（1KW ）整流电路中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。
本设计采用桥式整流电路，其主要特点如下：输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，电源变压器充分利用，效率高。
图7 15V 电源电路原理图滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两侧并联电容器；或在整流电路输出端与负载间串联电感L ，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路2.4 控制电路设计本控制系统采用含电流截止负反馈的转速负反馈结构，其原理图如图2.4所示。
+-U U ++-MTG+-RP 2nRP 1*n R 0R 0R balcVTVSU iTALI d R 1C 1U nU d-+TG图8 含电流截止负反馈的转速负反馈原理图图中的电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式整流电路供电，通过与电动机同轴刚性连接的测速发电机TG 检测电动机的转速，并经转速反馈环节分压后取出合适的转速反馈信号n U ，此电压与转速给定信号*n U 经速度调节器ASR 综合调节，ASR 的输出作为移相触发器的控制电压c U ，由此组成转速负反馈单闭环直流调速系统。
在本系统中ASR 采用比例积分调节器，属于无静差调速系统。
为了防止在起动和运行过程中出现过大的电流冲击，系统引入了电流截止负反馈。
由电流变换器取出与电流成正比的电压信号i U ，当电枢回路电流超过一定值时，将稳压管VS 击穿，送出电流反馈信号i U 进入ASR 输入端进行综合，以限止电流不超过其允许的最大值。
改变*n U 即可调节电动机的转速。
图8无静差直流调速系统稳态结构图（d dcr I I <）图9无静差直流调速系统稳态结构图（d dcr I I >）2.5 触发电路的设计电路组成： 由三路相同的部分：同步过零和极性检测、锯齿波形成、锯齿波比较，经过抗干扰锁定、脉冲形成等电路形成三相触发调制脉冲或方波，由脉冲分配电路实现全控、半控的工作方式，再由驱动电路完成输出驱动。
电路原理： 三相同步电压经过T 型网络进入电路，同步电压的零点设计为1/2电源电压（电路输入端同步电压峰峰值不宜大于电源电压），通过过零检测和极性判别电路检测出零点和极性后，在Ca 、Cb 、Cc 三个电容上积分形成锯齿波。
由于采用集中式恒流源，相对误差极小，锯齿波有良好的线性。
电容的选取应相对误差小，产生锯齿波幅度大且不平顶为宜。
锯齿波在比较器中与移相电压比较取得交相点，移相电压由4脚通过电位器或外电路调节而取得。
抗干扰电路具有锁定功能，在交相点以后锯齿波或移相电压的波动将不能影响输出，保证交相唯一并且稳定。
脉冲形成电路是由脉冲发生器给出调制脉冲（TC787），调制脉冲宽度可通过改变Cx电容的值来确定，需要宽则增大Cx，窄则减小Cx, 1000P电容约产生100μS的脉冲宽度。
被调制脉冲的频率-8/调制脉冲宽度。
脉冲分配及驱动电路是由6脚控制脉冲分配的输出方式，6脚接低电平VL，输出为半控方式，12、11、10、9、8、7分别输出A、-C、B、-A、C、-B的单触发脉冲，6脚接高电平VH，输出为全控方式，分别输出A、-C；-C、B；B、-A；-A、C；C、-B；-B、A的双触发脉冲，用户可以选择。