多环教学实验系统模拟电子电路控制模板的设计与开发

论文编号:JD731  附任务书, 论文字数:19046,页数:51

前 言
近年来随着科学技术的发展，实验器材已和控制技术密切相结合，并做为机电产品的重要组成部分。社会对控制方面的人材的要求不但希望他们懂得控制方面的理论知识，而且对于实践动手能力要求很高，传统的控制理论知识和实验室实际操作相结合已成为这一领域发展的必然趋势。在理论知识方面，我们已经达到了一个较高的水平，但在实际运用中总会有些问题产生，因此，如何克服这些问题，是当今的一个重要问题，对于我们而言，实验室建设就显得尤为重要。
目前，我们实验室相应的实验装置均采用柜式结构，体积大，机组笨重，安装复杂，价格高，技术也相对陈旧，且实验操作也很不方便，每种装置功能单一，只能完成一、二门课程的部分实验。因此，采用购买现成设备的方法来建设实验室，要满足多门课程实验的教学要求，至少要购买三种不同的实验装置，而且也不能完全符合教学大纲的要求。按这种方法建设实验室，不仅费用高，占房多，使用管理也不方便。经过分析，我们可以对一部分实验装置进行改进，用来完成部分电力电子技术、电机控制、自动控制、运动控制等课程的一些教学实验。力争将实验装置设计成配置齐全、功能齐全、结构紧凑、使用方便、体积既小而适应面广，且有扩展能力的新型实验装置。
要做到在一套装置上完成多门课程的教学实验，设计考虑必须十分周全，要兼顾几门课程的需要，许多部件都要设计成具有多种功能。为了做到装置具有可组合性，我将各个实验都要用到的电源、主电路元件、触发电路及保护电路等固定在面板上，而将各控制单元制成组件挂箱，这样可根据各类实验的不同要求而选择相应的组件挂箱。同时，在实验装置上配齐电源、主电路、触发电路、负载、保护电路、实验机组、测量仪表等，只要另配示波器就可开出有关的全部实验。考虑到电力电子器件、电力电子技术、电机控制技术的发展日新月异，为适应教学、科研对新器件、新技术的要求，装置应具有扩展功能，能在原来的基础上开出各种新实验，从而避免因器件和技术的发展而造成设备的淘汰。
在这套试验系统中，最关键的部分是转速、电流双闭环调速系统，开环调速系统如果对静差率要求不高的话，它能实现一定范围内的无级调速，但是，许多要求无级调速的生产机械常常对静差率提出一定的要求，这样就不能很好地满足了。单闭环调速系统虽然可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差，但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足。而转速、电流双闭环调速系统则能解决上述问题，做到既存在转速和电流两种负反馈作用，又使它们只能在不同的阶段起作用。而在这一系统中再加入给定积分器、运放环节、调零锁零等部分，则可实现实验室建设的改进，改善挂箱，减少错误。
由于设计者的学识有限，本设计中难免有不妥和错误之处，恳请各位老师给与指正。

目录
前 言 1
第一章 绪论 4
1.1 引言 4
1.2 选题背景与意义 4
1.3论文的内容及安排 5
第二章 双闭环调速控制系统 7
2.1转速、电流双闭环调速系统的组成 7
2.2稳态结构图和静特性 9
2.3 双闭环调速系统的动态性能分析 11
第三章 系统的设计 14
3.1 系统组成和工作原理 14
3.2 主要单元的作用及工作原理 15
3.3 其它相关知识 22
第四章  系统的调试 26
4.1 双闭环调速系统调试的基本原则及注意事项 26
4.1.1 单元部件参数整定和调试 26
4.1.2 电流环调试（电动机不加励磁） 27
4.1.3 转速环调试 28
4.1.4 调速系统静特性（包括下垂特性）的测定 29
4.2 部分电路的调试仿真分析 29
4.2.1 集成运放的基本特征 30
反向比例运算的调试仿真分析 31
4.2.3  同向比例运算的调试仿真分析 32
4.2.4  加法和减法电路的调试仿真分析 33
积分和微分电路应用的调试仿真分析 35
第五章 结论 39
参考文献 41
致  谢 42
附录 各模块原理图及印制板图 43