内容发布更新时间 : 2024/5/7 18:03:46星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

运动控制系统大作业

直流PWM双闭环调速系统，基本数据如下：

（1） 直流电机：额定功率185W，额定电枢电压220VDC，额定电枢电流1.25A，

励磁电压220VDC，励磁电流0.16A，额定转速1500rpm，额定转矩12000g·cm，允许过载倍数1.2； （2） PWM变换器：占空比15%-85%；

（3） 时间常数：电磁时间常数10ms,机电时间常数87ms； （4） 控制器的最大输入/输出电压均不超过3V

设计要求：

（1） 静态指标,转速/电流无静差；

（2） 动态指标，电流超调不超过5%；空载启动到额定转速时的转速超调不超

过10%。

请完成转速调节器、电流调节器的设计、理论仿真和调试。

1.双闭环调速系统的结构图

直流双闭环调速系统的结构图如图所示，转速调节器与电流调节器串极联结，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PWM装置。其中脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。

双闭环调速系统的结构图

2.电路设计

H桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的如图所示。PWM逆变器的直流电源由交流电网经不控的二极管整流器产生，并采用大电容C0滤波，以获得恒定的直流电压Us。由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电动机制动时只好对滤波电容充电，这时电容器两端电压升高称作“泵升电压”。为了限制泵升电压，用镇流电阻Rz消耗掉这些能量，在泵升电压达到允许值时接通VTz。

H桥式直流脉宽调速系统主电路

四单元IGBT模块型号：20MT120UF 主要参数如下：

*UCER=1200V Ic=16A TCN=100?C PCM?0.9kW UCE(sat)?3.05V

2.1给定基准电源

此电路用于产生±15V电压作为转速给定电压以及基准电压，如图所示：

给定基准电源电路

2.2 双闭环调节器电路设计

为了实现闭环控制，必须对被控量进行采样，然后与给定值比较，决定调节器的输出，反馈的关键是对被控量进行采样与测量。 2.2.1 电流调节器

由于电流检测中常常含有交流分量，为使其不影响调节器的输入，需加低通滤波。此滤波环节传递函数可用一阶惯性环节表示，由初始条件知滤波时间常数

Toi?0.001s，以滤平电流检测信号为准。为了平衡反馈信号的延迟，在给定通道

上加入同样的给定滤波环节，使二者在时间上配合恰当。