畢業(yè)論文開題報(bào)告樣板.doc

北方民族大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開 題 報(bào) 告 書題目 基于MATLAB的直流雙閉環(huán)調(diào)速的設(shè)計(jì)及仿真 姓 名 丁 凱 學(xué) 號(hào) 20080333 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 馮 翼 北方民族大學(xué)教務(wù)處制北方民族大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開 題 報(bào) 告 書姓 名丁凱院（部）電氣信息工程學(xué)院課題性質(zhì)設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)20080333專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化課題來源自擬題 目基于MATLAB的直流雙閉環(huán)調(diào)速的設(shè)計(jì)及仿真一、 選題的目的、意義（含國(guó)內(nèi)外相同領(lǐng)域、同類課題的研究現(xiàn)狀分析）： 直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性,調(diào)速平滑、方便,調(diào)速范圍廣;過載能力大,能承受頻繁的沖擊負(fù)載,可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn);能滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 對(duì)于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)，如刨床、可逆軋鋼機(jī)等，縮短起、制動(dòng)過程的時(shí)間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此，在起動(dòng)（或制動(dòng)）過渡過程中，希望始終保持電流（電磁轉(zhuǎn)矩）為允許的最大值，使調(diào)速系統(tǒng)以最大的加（減）速運(yùn)行。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時(shí)，最好使電流立即降下來，使電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，從而迅速轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這類理想的起動(dòng)（制動(dòng)）過程中，啟動(dòng)電流呈矩形波，轉(zhuǎn)速按現(xiàn)線性增長(zhǎng)。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時(shí)調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的啟動(dòng)（制動(dòng)）過程。 直流電機(jī)雙閉環(huán)（電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)）調(diào)速系統(tǒng)是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛，經(jīng)濟(jì)，適用的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對(duì)于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動(dòng)作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求起制動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動(dòng)態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截至負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但它只是在超過臨界電流值以后，強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯脹_擊，并不能很理想的控制電流的動(dòng)態(tài)波形。在實(shí)際工作中,我們希望在電機(jī)最大電流受限的條件下，充分利用電機(jī)的允許過載能力，最好是在過度過程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這時(shí)，啟動(dòng)電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長(zhǎng)的。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）首相的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動(dòng)過程。實(shí)際上，由于主電路電感的作用，電流不能突跳，為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下最快啟動(dòng)，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值得恒流過程，按照反饋控制規(guī)律，電流負(fù)反饋就能得到近似的恒流過程。問題是希望在啟動(dòng)過程中只有電流負(fù)反饋，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不在電流負(fù)反饋發(fā)揮主作用，因此我們采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。這樣就能做到既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋?zhàn)饔糜帜苁顾鼈冏饔貌煌碾A段。在設(shè)計(jì)過程中，為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，需要設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，叫外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。MATLAB是一個(gè)包含眾多工程計(jì)算仿真功能及工具的強(qiáng)大系統(tǒng)，是目前世界上最流行的仿真軟件。MATLAB軟件和工具箱（TOOLBOX）以及Simulink仿真工具，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的計(jì)算與仿真提供了強(qiáng)有力的支持。目前在同類課題以及在相關(guān)工業(yè)設(shè)計(jì)中都少不了系統(tǒng)仿真對(duì)其的依賴性越來越強(qiáng)。目前主要應(yīng)用在電力工業(yè)、原子能工業(yè)等多個(gè)行業(yè)。利用matlab/simulink仿真工具有效地對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，可以非常直觀地觀察電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)速響應(yīng)情況進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，是目前國(guó)際上廣泛流行的工程仿真技術(shù)。 2011年11月27 日二、 本題的基本內(nèi)容：課題任務(wù)、重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑、方法及進(jìn)度計(jì)劃1、課題任務(wù)直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速具有平滑性好，調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)直流調(diào)速的仿真有著一定的應(yīng)用價(jià)值，而MATLAB在自動(dòng)控制仿真方面有著不錯(cuò)的效果。本設(shè)計(jì)的任務(wù)要求設(shè)計(jì)者能熟練運(yùn)用MATLAB，對(duì)直流調(diào)速有深入的了解。設(shè)計(jì)出一個(gè)較完整的直流調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)用MATLAB對(duì)所設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真并翻譯部份英文資料。 2、重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容及實(shí)現(xiàn)途徑及研究?jī)?nèi)容轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是靜、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良、應(yīng)用最廣泛的直流調(diào)速系統(tǒng)。在直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行情況作參數(shù)的調(diào)整是系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試過程必不可少的一部分。原因在于系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)，往往與理論設(shè)計(jì)時(shí)所用的值有一定的誤差，而且系統(tǒng)某些環(huán)節(jié)非線性因素影響會(huì)使系統(tǒng)在理論設(shè)計(jì)參數(shù)后并不能立即獲得理想的調(diào)速性能，因此需要通過調(diào)試過程才能獲得理想性能。傳統(tǒng)的調(diào)試方法不僅增加系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試強(qiáng)度而且不易產(chǎn)生預(yù)期結(jié)果。matlab/simulink仿真平臺(tái)是基于模型化圖形組態(tài)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，利用這種仿真工具可以不運(yùn)行實(shí)際系統(tǒng)，只要在計(jì)算機(jī)上建立數(shù)字仿真模型，模仿被仿真對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)及其隨時(shí)間變化的過程。通過對(duì)數(shù)字仿真模型的運(yùn)行過程的觀察和設(shè)計(jì)，得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特征，以此來估計(jì)和推斷實(shí)際系統(tǒng)的真實(shí)參數(shù)和真實(shí)性。而且可以非常方便地完成調(diào)試過程且能十分直觀地得到系統(tǒng)輸出波形。利用matlab/simulink仿真工具有效地對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，可以非常直觀地觀察電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)速響應(yīng)情況進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，是目前國(guó)際上廣泛流行的工程仿真技術(shù)。3、 實(shí)現(xiàn)途徑 實(shí)際上，由于主電路電感的作用，電流不可能突變，為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下的最快啟動(dòng)，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值Idm的恒流過程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么采用電流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。為了使轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可以在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行嵌套（或稱串級(jí)）連接。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器件UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。本課題還要求研究MATLAB與Simulink在控制方面的應(yīng)用，掌握仿真程序的編寫與simulink模塊參數(shù)的設(shè)置。1）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過程分析2）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真。4、進(jìn)度安排：進(jìn) 度 安 排進(jìn) 度 安 排序號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度日期（起止周數(shù)）%序號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度日期（起止周數(shù)）%1查閱資料，總體設(shè)計(jì)11.2812.12101查閱資料，總體設(shè)計(jì)11.2812.12102原理設(shè)計(jì)，仿真編程 12.134.8252原理設(shè)計(jì)，仿真編程 12.134.8253論文初稿4.94.22353論文初稿4.94.22354論文修改4.234.29204論文修改4.234.2920三、推薦使用的主要參考文獻(xiàn)：1. 自動(dòng)控制理論 鄒伯敏 編 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社出版2. 過程控制及儀表 邵裕生 主編 上海出版社出版3. MATLAB及其在理工課程中的應(yīng)用指南 陳懷琛 編 西電出版社出版4. 過程控制與自動(dòng)化儀表