2015年《控制系统设计与仿真设计》课程设计题目.docVIP

设计一 转速、电流双闭环直流调速系统设计与实践 自拟控制系统性能指标的要求，调速范围、超调量、动态速降、调节时间、抗扰性能等。设计系统原理图，电流环的设计，转速环设计，完成元器件的选择，计算选择合理调节器参数，并进行仿真或实验验证系统合理性。 一、设计目的 1．通过对一个实用的转速、电流双闭环直流调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。 2．通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计直流电动机速度控制系统的方法。 3．进一步掌握各种直流调速系统的性能，尤其是动态性能。 二、 设计内容 1．理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解双闭环V-M调速系统，解决积分调节器的饱和非线性问题；采用工程设计方法设计一个转速、电流双闭环直流调速系统主电路和控制电路选择元器件，系统电气原理图。 2．仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。 3．动手实践：根据所设计系统，完成单元电路安装、系统组装、单元及系统调试（可利用实验台的某些挂件），得出实物实验波形和系统动、静态性能。 三、 实验（设计）仪器设备和材料清单 1、电力电子技术及电机控制实验台 1台 2、微型计算机及MATLAB仿真软件 1套 3、测速发电机组、直流电动机、直流发电机、变压器等设备 若干； 4、双踪慢扫描示波器、数字存储示波器（可无）、万用表 各一个 5、电子元器件、导线、开关等 若干。 四、 设计要求 1、技术参数和设计要求 某晶闸管供电的双闭环调速系统，采用三相桥式电路，直流电动机：UN=220V，IN=136A， nN=1460 r/min，Ce=0.132Vmin/r，允许过载倍数λ=1.5，晶闸管装置Ks=40，电枢电阻Ra=0.5Ω，时间常数TL=0.03S，Tm=0.18S，反馈系数：α=0.007Vmin/r，β= 0.05V/A，电枢回路总电阻取R=2Ra；总飞轮力矩GD2=2.5 Nm，其它未尽参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。要求如下： ⑴　调速范围D=10，静差率S ≤ 5％；稳态无静差，电流超调量 σi ≤ 5%,电流脉动系数Si ≤1 0％；启动到额定转速时的转速退饱和超调量 σn ≤ 10％。 ⑵　系统具有过流、过压、过载和缺相保护。 ⑶　触发脉冲有故障封锁能力。 ⑷　对拖动系统设置给定积分器。 2、运动控制系统设计与仿真： 由于电机容量较大，电流脉动系数要求si=反馈滤波时间常数：τoi =0.005s，τon=0.005s 根据所提供电动机参数，双闭环调速系统结构图，根据电流超调量、转速超调量等指标，用工程设计方法决定转速调节器和电流调节器结构和参数，并对该调速系统进行simulink仿真。 3、频率法串联校正： (1) 用MATLAB语言编程, 对二阶系统(系统传递函数由键盘输入)进行频率法串联校正设计，使之满足：在斜坡信号r(t)=ν0 t 作用下系统的稳态误差ess≤0.001ν0；系统校正后相角稳定裕度γ为：430＜γ＜480。 (2) 编程计算校正后系统的时域性能指标（稳态值、超调量、峰值时间、上升时间、调节时间）。 4．安装单元电路并实验、进行系统组装及调试，进行系统测试。 设计二 带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统设计与实践 转速微分负反馈一、设计目的 1．通过对一个实用的带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升，使学生获得控制技术工程的基本训练。 2．通过系统建模和仿真，掌握用MATLAB / Simulink工具分析设计直流电动机速度控制系统的方法。 3．进一步掌握各种直流调速系统的性能，尤其是动态性能。 二、 设计内容 1．理论设计：根据所学的理论知识和实践技能，了解带转速微分负反馈的双闭环V-M调速系统，解决积分调节器的饱和非线性问题；采用工程设计方法设计一个带转速微分负反馈的双闭环直流调速系统主电路和控制电路选择元器件，系统电气原理图。 2．仿真实践：根据所设计系统，利用MATLAB/Simulink建立各个组成部分相应的数学模型，并对系统仿真模型进行综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真实验波形和合适控制器参数，为搭建实际系统提供参考。 3．动手实践：根据所设计系统，完成单