畢業(yè)論文開題報告樣板.doc

北方民族大學畢業(yè)設(shè)計（論文）開 題 報 告 書題目 基于MATLAB的直流雙閉環(huán)調(diào)速的設(shè)計及仿真 姓 名 丁 凱 學 號 20080333 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 指導教師 馮 翼 北方民族大學教務(wù)處制北方民族大學畢業(yè)設(shè)計（論文）開 題 報 告 書姓 名丁凱院（部）電氣信息工程學院課題性質(zhì)設(shè)計學 號20080333專 業(yè)電氣工程及其自動化課題來源自擬題 目基于MATLAB的直流雙閉環(huán)調(diào)速的設(shè)計及仿真一、 選題的目的、意義（含國內(nèi)外相同領(lǐng)域、同類課題的研究現(xiàn)狀分析）： 直流電動機具有優(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載,可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn);能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動系統(tǒng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 對于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)，如刨床、可逆軋鋼機等，縮短起、制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此，在起動（或制動）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）速運行。當達到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時，最好使電流立即降下來，使電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩平衡，從而迅速轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行。這類理想的起動（制動）過程中，啟動電流呈矩形波，轉(zhuǎn)速按現(xiàn)線性增長。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的啟動（制動）過程。 直流電機雙閉環(huán)（電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)）調(diào)速系統(tǒng)是一種當前應(yīng)用廣泛，經(jīng)濟，適用的電力傳動系統(tǒng)。它具有動態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強優(yōu)點。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負反饋和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)定的條件下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求起制動、突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因為在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動態(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，強烈的負反饋作用限制電流得沖擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。在實際工作中,我們希望在電機最大電流受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，最好是在過度過程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行。這時，啟動電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長的。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過程。實際上，由于主電路電感的作用，電流不能突跳，為了實現(xiàn)在允許條件下最快啟動，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，電流負反饋就能得到近似的恒流過程。問題是希望在啟動過程中只有電流負反饋，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負反饋同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速負反饋，不在電流負反饋發(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)速和電流兩種負反饋作用又能使它們作用不同的階段。在設(shè)計過程中，為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，需要設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(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是一個包含眾多工程計算仿真功能及工具的強大系統(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，為自動控制系統(tǒng)的計算與仿真提供了強有力的支持。目前在同類課題以及在相關(guān)工業(yè)設(shè)計中都少不了系統(tǒng)仿真對其的依賴性越來越強。目前主要應(yīng)用在電力工業(yè)、原子能工業(yè)等多個行業(yè)。利用matlab/simulink仿真工具有效地對直流調(diào)速系統(tǒng)進行參數(shù)調(diào)試，可以非常直觀地觀察電動機電流和轉(zhuǎn)速響應(yīng)情況進行靜態(tài)和動態(tài)分析，是目前國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)、重點研究內(nèi)容、實現(xiàn)途徑、方法及進度計劃1、課題任務(wù)直流電機調(diào)壓調(diào)速具有平滑性好，調(diào)速范圍寬等優(yōu)點，對直流調(diào)速的仿真有著一定的應(yīng)用價值，而MATLAB在自動控制仿真方面有著不錯的效果。本設(shè)計的任務(wù)要求設(shè)計者能熟練運用MATLAB，對直流調(diào)速有深入的了解。設(shè)計出一個較完整的直流調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)用MATLAB對所設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)進行仿真并翻譯部份英文資料。 2、重點研究內(nèi)容及實現(xiàn)途徑及研究內(nèi)容轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是靜、動態(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)計中，在理論設(shè)計基礎(chǔ)上根據(jù)實際系統(tǒng)運行情況作參數(shù)的調(diào)整是系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試過程必不可少的一部分。原因在于系統(tǒng)的實際參數(shù)，往往與理論設(shè)計時所用的值有一定的誤差，而且系統(tǒng)某些環(huán)節(jié)非線性因素影響會使系統(tǒng)在理論設(shè)計參數(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)計與調(diào)試強度而且不易產(chǎn)生預期結(jié)果。matlab/simulink仿真平臺是基于模型化圖形組態(tài)的動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，利用這種仿真工具可以不運行實際系統(tǒng)，只要在計算機上建立數(shù)字仿真模型，模仿被仿真對象的運行狀態(tài)及其隨時間變化的過程。通過對數(shù)字仿真模型的運行過程的觀察和設(shè)計，得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特征，以此來估計和推斷實際系統(tǒng)的真實參數(shù)和真實性。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仿真工具有效地對直流調(diào)速系統(tǒng)進行參數(shù)調(diào)試，可以非常直觀地觀察電動機電流和轉(zhuǎn)速響應(yīng)情況進行靜態(tài)和動態(tài)分析，是目前國際上廣泛流行的工程仿真技術(shù)。3、 實現(xiàn)途徑 實際上，由于主電路電感的作用，電流不可能突變，為了實現(xiàn)在允許條件下的最快啟動，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，采用某個物理量的負反饋就可以保持該量基本不變，那么采用電流負反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。為了使轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可以在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反饋以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行嵌套（或稱串級）連接。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(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、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(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)學模型與動態(tài)過程分析2）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計。3）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真。4、進度安排：進 度 安 排進 度 安 排序號畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度日期（起止周數(shù)）%序號畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度日期（起止周數(shù)）%1查閱資料，總體設(shè)計11.2812.12101查閱資料，總體設(shè)計11.2812.12102原理設(shè)計，仿真編程 12.134.8252原理設(shè)計，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：1. 自動控制理論 鄒伯敏 編 第2版 機械工業(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. 過程控制與自動化儀表