电力拖动控制电路CAD交互式环境的开发

【摘 要】这篇文章是通过CAD这个软件通过LISP进行了一个二次开发,然后形成了一个对电路有控制作用的电路.这个电路和平时的电路不尽相同,它包含着CAD交互式环境.电力拖动系统在我们国家已经发展的比较完善了,而且在一些工业发展中应用的非常广泛.在这种系统中,直流电动机能够在一个比较大的范围之内进行平滑的调速,而且起动性能和制动性能都比较好,最重要的是现在直流电动机已经发展的非常完善了,研究起来比较方便.

【关 键 词】直流拖动系统；反馈；双闭环

现在全世界范围内的控制理论都有了比较好的发展,其中电力拖动系统在设计的时候其内容主要是现代控制理论,但是其中也包含有一些古典的控制理论,这样这两种控制理论可以相互配合,把各自的优点发挥出来,怎样才能够为电力拖动控制系统创造出更好的运行环境是我们这篇文章讲解的主要内容.我们在研究电力拖动系统的时候首先要从电动机的运行开始研究,一般电力拖动系统中应用到的都是直流电动机,因为直流电动机的起动性能和制动性能都比较好,而且研究的也比较完善,因此在电力拖动系统中基本都是在用直流电动机作为动力元件.

1.双闭环系统的工作原理和组成

在这种系统中设置有电流调节器以及转速调节器等电力元件,因为这两种元件在电路中可以起到电流负反馈的最用和转速负反馈的作用,在系统中两者一定要按照串联的方式进行联接,换句话说就是,转速调节器的输出部分完全可以作为电流调节器的输入部分,还有一种电气元件叫做晶闸管整流器,这各元件必须要由电流调节器的输出部分进行触发,这样晶闸管整流器才能够发挥出它应有的作用.电流环在双闭环结构当中处于内环,而转速环在双闭环结构的外环部分.为了能够有一个比较好的静态性能和动态性能,双闭环系统的电流调节器使用的是PI调节器,而且转速调节器应用的也是PI调节器,其他的一些主要的电气元件使用的也都是这种调节器,因为这种调节器的结构稳定,在具体的系统运行过程中不容易出现差错,最重要的是可以保证系统运行的安全.

2.起动过程中的几个特点

2.1饱和性控制

在这个系统中有一个电气元件成为ASR,这种元件在工作的时候会出现饱和状态和非饱和状态,正是由于这个元件的这种工作特点,所以系统在运行的过程中也会有两种状态.如果这个元件处于饱和状态,那么转速环就会处于开环状态,系统为恒定电流值的单笔换系统；如果这个元件处于非饱和状态,那么这时候系统的转速环会是一个闭环,同时系统会是一个没有静差的调速系统,与此同时电流内环也会呈现成一个电流随动性系统.饱和非线性控制的特点就是：在不同的状态下会表现出不同的线性特性.对此我们不能够只是简单的去进行理论的线性分析然后就去着手设计这种系统,我们可以应用部分线性化的原则对这个系统进行分析.当分析到系统的过渡过程的时候,一定要注意系统当时的初始状态,其实判断这个状态还是比较简单的,因为在这个双闭环控制系统中上一个阶段的终止状态其实就是后面一个阶段的起始状态.

2.2时间控制比较精准

在起动过程中最主要的就是第二阶段,也就是恒定电流加速阶段,这个阶段最明显的特征就是电流一直都不会发生改变,通常来说是系统允许的最大值,这样可以把电动机的过载能力很好地表现出来,而且电动机在起动的时候也会比较快.在这个阶段,电流处于一个受限制的环境,不过这个阶段是电流受到限制的最短的一个阶段.

2.3转速的调整

因为我们采用的是饱和非线性的控制方法,所以当电动机起动之后,就会自动的进入到第三个阶段的调速阶段,这时候一定要使转速调节器处在非饱和状态.我们可以根据PI调节器的一些特性,在这个阶段让转速处于超调的状态,而且要调整ASP装置的输入偏差电压,要把这个电压值调整为负值,只有这样做才能够让这个装置退出饱和状态.也就是说在双闭环调节中,由于应用了PI调节器,所以系统的转速响应肯定会出现超调的现象.

3.两种控制理论结合

这篇文章把现代的控制理论和古典的控制理论结合起来了,根据这种理论提出了一个新型的方法,在这种理论中,其主要思路还是根据现代的方式去进行的,然后通过一些手段把现代控制理论和古典控制理论进行了一个全面地比较,然后把古典控制理论中比较好的部分应用到了这种方法中.由于这种新型的方法是综合两种控制理论的长处,所以在进行调速的时候一些参数和指标会变得更加自由,而且在进行控制的时候也变得更加顺畅.这种方法可以对电动机拖动控制进行设计,比如随动系统、调速系统以及位置控制系统这些会经常用到的一些系统.这篇文章主要讲解的是直流调速系统,因为这个调速系统是我们在进行生产的过程中用到的最多的系统,同时也是最关键的系统之一.

3.1建立动态的数学模型

因为我们要对调速系统地稳态性能进行分析,而且还要对系统的动态性能进行分析,所以我们应该去根据相关的物理学知识建立起相应的动态图表和相应的微分方程,这些都对系统的研究有比较大的帮助,因为只有这样才能够把系统的传递函数求出来,之后才能够把比较分散的各个部分综合到一起,只有把系统的传递函数找出来之后才能够进行下面的研究内容.

3.2直流电动机的数学模型

在额定励磁之下的直流电动机可以简化在图纸上,那就是它的等效电路.在这个等效电路中电枢回路中的电感和电阻必须要出自同一个生产厂家,因为只有这样才能够把直流电动机的一些性能完美的表达出来,才能够达到构建这种数学模型的目的.

4.结语

总而言之,现在在全世界范围内电力拖动系统在工业上的应用已经非常广泛了,在这个系统中又包括随动系统、直流调速系统以及位置系统等比较重要的几个系统.我们通过对电力拖动控制进行仔细的学习之后,了解到了现在的电力拖动控制系统还存在着一定的缺陷,我们必须能够把这些缺点及时的进行处理,这也是能够保障工业生活的必然要求.[科]

【参考文献】

[1]张葛祥,李娜.MATLAB仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社,2009.（15）.

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