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自动门:小型直流拖动调速控制系统设计的内容和一般步骤
发布时间:2013/10/16
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小型直流拖动调速控制系统设计的内容和一般步骤
    小型直流拖动调速控制系统必须按照用户所提出的要求,主要是依据被控对象的工作性
质和特点,来明确对拖动调速系统的基本性能要求;同时要充分了解市场上器材、无件的供
应情况,了解它们的性能质量、品种规格、价格与售后服务,以及新技术、新工艺的发展动
态。在此基础上着手设计,以避免闭门造车。总之,要明确的是针对直流拖动调速控制不是
简单的拖动系统。对于该系统的设计要从理论上和技术上给予足够的重视。特别是对于没有
任何经验的新手,还要在实验环节、调整环节、反复试凑等环节要有思想准备。
    (1)系统总体方案的初步制订。首先根据需要与可能,对拖动调速系统的总体有一个
初步的设想。在确定采用纯电气拖动控制方案后,要进一步确定采用步进电机驱动,还是
采用用小型直流服电动机,或是交流伺服电动机?系统调速控制方式是开环的或是闭环的
或是复合控制的?是采用模拟式的还是数字式的?整个调速控制系统应由哪几个部分组
成?系统中控制信号流怎样的?……这些问题在制订方案时必须明确回答。当然,如果是
设计一个改进系统,则还要明确出重新设计的系统在哪些方面,如静态性能、动态性能、
抗干扰性能等比原有系统有显著改进等。当然也可以订出几个方案,以便进一步分析比
较。这当中还应注意不同系统的性能/价格的比较分析,找出性能/价格比最优的系统。
    (2)系统的稳态设计。总体方案仅仅是一个粗略的轮廓,还要进一步将泵统的各部分
具体化.通常先根据对系统稳态性能的要求进行稳态设计。将系统各部分采用什么型号规
格和具体参数值都确定下来便是这部分要进行的设计内容。
  ‘首先根据上一步骤的内容确定出系统的控制系统框图,分清各控制模块之间的关系,
然后逐一设计不同的控制模块。具体来说是采用“逆序”法,从控制系统的输出端即被控
对象开始设计向前推进,直到控制系统的输入端。首先要根据被控对象运动的特点,选择
系统的执行电机和相应的机械传动机构。这里要进行必要的计算,如系统的转动惯量
GD2值、系统的变速比、电机输出的转矩及推导出电动机的功率等,接着可以选择或设
计驱动执行电动机的功率放大装置。此时要明确针对小型直流拖动调速系统中采用什么类
型的电源调速装置,如普通直流电源还是晶闸管桥式电源等;再根据系统工作精度的要
求,确定检测装置具体的组成形式,选择元件的型号规格,设计具体的线路参数,然后根
据已确定的执行电机、功率放大装置和检测装置,设计前置放大器、信号转换线路等。在
考虑各元、部件相互连接时,要注意阻抗的匹配、饱和界限、分辨率、供电方式和接地方
式等。为使有用信号不失真、不失精度地有效传递,还要设计好耦合方式。同时也要考虑
必要的屏蔽、去耦、保护、滤波等抗干扰措施。
    (3)建立系统的动态数模型。经过系统的稳态设计,系统主回路各部分均已确定。这
里应包括各环节的稳态系数、稳态误差、调这范围等。但稳态设计依据的主要是系统的稳
态性能指标,因此所构成的系统还不能保证满足系统动态性能的要求。为系统的动态设计
作准备,需要对稳态设计所确定的系统作定量计算(或辅助实验测试),建立它的动态数
学模型,并确定在时域/频域中对系统的动态进行再设计/校正。比如,做拉氏变换确定各
模块的传递函数等.
    (4)系统的动态设计。根据被控对象对系统动态性能的要求,结合以上获得的原始系
统数学模型,进行动态设计。要确定采用什么校正(补偿)形式,确定校正(补偿)装置
具体线路和参数,确定棱正装置在原始系统中具体连接的部位和连接方式,使校正(补
偿)后的系统满足动态性能指标要求。
    (5)系统的仿真试验。根据校正后系统的数学模型进行仿真,以检验各种工作状态下
系统的性能,以便发现问题及时予以调整。
    以上设计内容和步骤只是拿出一个定量的设计方案。工程设计计算总是在有限的范围
做近似的假设,并依此作为工程实施的一个依据。故本叙述的设计方法不是万能的。就具
体设计一个小型直流拖动调速系统而言,还要经过系统反复调试、调整才能将系统的有关
参数确定下来。特别是校正(补偿)装置的参数。同时对设计者来说,具备一定的电机拖
动理论和自动控制系统理论也是必需的。当然,对调速系统给予足够的重视并具备一定实
践经验才能设计出一个较完美的系统。
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