镗床直流双闭环有准备逻辑无环流调速系统中电流调节器及转速调节器的设计
第一章 设计任务分析
1.1 课题的内容与要求
设计题目：某镗床直流双闭环有准备逻辑无环流调速系统中电流调节器及转速调节器的设计。
设计要求：
1.选择控制系统的控制方案。
2.画出系统控制图并计算有关参数。
3.设计电流调节器、转速调节器，选择相关的电路元件。如果采用微机控制，则要求确定算法及软件流程图。
1.2 系统概述、分析
电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中，用以控制位置、速度、加速度、压力、张力和转矩等。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，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。本次设计首先根据设计要求确定调速方案和主电路的结构型式，主电路和闭环系统一旦确定以后，重在对电路元件的参数计算和器件的选择，包括整流元件、整流变压器、平波电抗器、控制单元的和保护电路，以及对电流调节器和转速调节器的参数计算。
第二章 逻辑无环流调速系统设计
2.1逻辑无环流可逆调速系统原理图：图1
这种有准备逻辑无环流系统有一个转速调节器ASR，一个反号器AR，采用双电流调节器1ACR和2ACR，双触发装置GTF和GTR结构。主电路采用两组晶闸管装置反并联线路，由于没有环流，不用再设置环流电抗器，但是为了保证
稳定运行时的电流波形的连续，仍应保留平波电抗器，控制线路采用典型的转速﹑电流双闭环系统，1ACR用来调节正组桥电流，其输出控制正组触发装置GTF；2ACR调节反组桥电流，其输出控制反组触发装置GTR，1ACR的给定信号 经
反号器AR作为2ACR的给定信号 ,这样可使电流反馈信号 的极性在正﹑反转时都不必改变，从而可采用不反映极性的电流检测器，在逻辑无环流系统中
设置的无环流逻辑控制器DLC，这是系统中关键部件。它按照系统的工作状态，指挥系统进行自动切换，或者允许正组触发装置发出触发脉冲而封锁反组，或者允许反组触发装置发出触发脉冲而封锁正组。在任何情况下，决不允许两组晶闸管同时开放，确保主电路没有产生环流的可能。
图1 有准备逻辑无环流可逆调速系统原理图
ASR——速度调节器 ACR1﹑ACR2——正﹑反组电流调节器
DLC——无环流逻辑控制器 HX——推 装置
TA——交流互感器 TG——测速发电机
M——工作台电动机 LB——电流变换器
AR——反号器 GL——过流保护环节
2.1系统的静态特性、动态特性
系统的静态结构框图如图4所示
图4 系统的静态结构框图
图中： ——转速给定装置的输出电压（220V）
——负载电流（136A）
——晶闸管整流装置的稳态放大倍数（K40）
——主回路总电阻（0.5）
——电动机电势系数（0.132）
——转速反馈系数（0.007 min/r）
——电流反馈系数（0.05V/A）；
2.2系统的动态结构框图如图4所示
图4 系统的动态结构框图
第三章 调节器设计
直流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 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。
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 ，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。1238