AT89S51单片机的双闭环直流调速系统设计+电路图(4)

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Ts PWM滞后时间

Toi 电流滤波时间常数

Ton 转速滤波时间常数

Unm* 限幅电压

D 调速范围

S 静差率

σi 电流超调量

σn 转速超调量

△Cmax 动态速降

tf 恢复时间

1 概述

1.1 直流调速系统的概述

近三十多年的时间里，直流电动机在各方面都有了很大的进步，特别是在调速方面，它的变革意义重大。调速控制电路在面对着科学技术的进步的同时，正在慢慢形成高密集型、高可靠性、低成本等特点，因此直流调速系统的性能得到了很大程度的改善，并且它的应用范围有了更大的进展。因为直流调速技术非常成熟完美，具有系列化、标准化等优点，在直流PWM调速范围内很难被取代。直流调速简单地说就是利用各种方法达到调节直流电机的转速的方法。为例能够充分符合工作设备的性能，必须从它的机械特性着手，改变它的电枢电压或者电机参数，才能改变电动机的性能和它的稳态情况。虽的然直流调速系统的领地正在被快速发展的交流调速系统、电力电子技术不断地吞噬着，但是从目前的格局分析，整个调速系统的主力从根本是讲仍然是直流调速系统，在自动调速系统中它的地位仍然不可动摇。直流调速系统在我国的很多领域还是处于主导位置，像纺织造纸、冶炼轧钢、采矿等。交流调速系统是建立在直流调速系统的基础上的，直流调速比交流调速有着更加成熟而且完善的理论基础和实践运用，在我们的实际生活中也是无处不在的，所以要重视直流调速系统，它在调速领域的地位不可小觑。文献综述

1.2 研究课题的目的和意义

双闭环直流调速系统比单闭环直流调速系统有着更高的稳定性、跟随性和抗干扰性能。双闭环直流调速系统中起到至关重要的作用的当属PI调节器，它不仅可以做到有效抵制负载转矩扰动稳态速降的影响，给系统带来更高的稳定性，还可以实现系统的无静差调速，电枢电流对系统带来的冲击是不容忽视的，而单闭环直流调速系统不能够灵活地控制动态的电枢电流。面对这样一个重要的问题，两个非常关键的负反馈就必须被引入到调速系统中：转速负反馈和电流负反馈。谈到抗干扰性能和抗电网电压扰动性能，双闭环直流调速系统都比单闭环直流调速系统有着无可比拟的优越性。调节器的设计并不是一个简单的问题，它需要考虑多方面的性能，包括系统的稳定性、快速性和抗干扰性能等，但是问题的难点就在于运用自动控制理论对系统进行平衡时，系统的稳态性能和动态性能并不能全部满足，这是一对始终存在的矛盾。因此一套简单可行的设计方法在这时就显得难能可贵，并且从事此项任务设计的工作人员就必须要有扎实的理论基础和过硬的实践动手能力，必须不断从实践中积累经验才能胜任这项工作。同时我们指导电机本身就相当于一个二阶系统了，再加上其他的滤波环节、控制器等等，一个单闭环直流调速系统就是一个很复杂的高阶系统了，更不用说双闭环。但是幸运的是，高阶系统和小惯性环节都可以近似的表示为低阶系统，因此我们可以将用低阶系统近似实际的复杂系统，从而使设计变得简单，在此在很多情况下工程设计方法就可以发挥它独特的作用了。当系统具有了良好的稳态和动态性能，就可以最终实现降低消耗和节能的目的了，在工业发达的时代，节能是一个不可避免的话题，这关系到祖国的可持续发展。因此我们设计双闭环直流调速系统具有一定的现实意义。