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小型直流拖動調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和一般步驟
小型直流拖動調(diào)速控制系統(tǒng)必須按照用戶所提出的要求，主要是依據(jù)被控對象的工作性
質(zhì)和特點，來明確對拖動調(diào)速系統(tǒng)的基本性能要求；同時要充分了解市場上器材、無件的供
應(yīng)情況，了解它們的性能質(zhì)量、品種規(guī)格、價格與售后服務(wù)，以及新技術(shù)、新工藝的發(fā)展動
態(tài)。在此基礎(chǔ)上著手設(shè)計，以避免閉門造車?？傊鞔_的是針對直流拖動調(diào)速控制不是
簡單的拖動系統(tǒng)。對于該系統(tǒng)的設(shè)計要從理論上和技術(shù)上給予足夠的重視。特別是對于沒有
任何經(jīng)驗的新手，還要在實驗環(huán)節(jié)、調(diào)整環(huán)節(jié)、反復(fù)試湊等環(huán)節(jié)要有思想準備。
(1)系統(tǒng)總體方案的初步制訂。首先根據(jù)需要與可能，對拖動調(diào)速系統(tǒng)的總體有一個
初步的設(shè)想。在確定采用純電氣拖動控制方案后，要進一步確定采用步進電機驅(qū)動，還是
采用用小型直流服電動機，或是交流伺服電動機？系統(tǒng)調(diào)速控制方式是開環(huán)的或是閉環(huán)的
或是復(fù)合控制的？是采用模擬式的還是數(shù)字式的？整個調(diào)速控制系統(tǒng)應(yīng)由哪幾個部分組
成？系統(tǒng)中控制信號流怎樣的？……這些問題在制訂方案時必須明確回答。當然，如果是
設(shè)計一個改進系統(tǒng)，則還要明確出重新設(shè)計的系統(tǒng)在哪些方面，如靜態(tài)性能、動態(tài)性能、
抗干擾性能等比原有系統(tǒng)有顯著改進等。當然也可以訂出幾個方案，以便進一步分析比
較。這當中還應(yīng)注意不同系統(tǒng)的性能／價格的比較分析，找出性能／價格比最優(yōu)的系統(tǒng)。
(2)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計?？傮w方案僅僅是一個粗略的輪廓，還要進一步將泵統(tǒng)的各部分
具體化．通常先根據(jù)對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的要求進行穩(wěn)態(tài)設(shè)計。將系統(tǒng)各部分采用什么型號規(guī)
格和具體參數(shù)值都確定下來便是這部分要進行的設(shè)計內(nèi)容。
‘首先根據(jù)上一步驟的內(nèi)容確定出系統(tǒng)的控制系統(tǒng)框圖，分清各控制模塊之間的關(guān)系，
然后逐一設(shè)計不同的控制模塊。具體來說是采用“逆序”法，從控制系統(tǒng)的輸出端即被控
對象開始設(shè)計向前推進，直到控制系統(tǒng)的輸入端。首先要根據(jù)被控對象運動的特點，選擇
系統(tǒng)的執(zhí)行電機和相應(yīng)的機械傳動機構(gòu)。這里要進行必要的計算，如系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量
GD2值、系統(tǒng)的變速比、電機輸出的轉(zhuǎn)矩及推導(dǎo)出電動機的功率等，接著可以選擇或設(shè)
計驅(qū)動執(zhí)行電動機的功率放大裝置。此時要明確針對小型直流拖動調(diào)速系統(tǒng)中采用什么類
型的電源調(diào)速裝置，如普通直流電源還是晶閘管橋式電源等；再根據(jù)系統(tǒng)工作精度的要
求，確定檢測裝置具體的組成形式，選擇元件的型號規(guī)格，設(shè)計具體的線路參數(shù)，然后根
據(jù)已確定的執(zhí)行電機、功率放大裝置和檢測裝置，設(shè)計前置放大器、信號轉(zhuǎn)換線路等。在
考慮各元、部件相互連接時，要注意阻抗的匹配、飽和界限、分辨率、供電方式和接地方
式等。為使有用信號不失真、不失精度地有效傳遞，還要設(shè)計好耦合方式。同時也要考慮
必要的屏蔽、去耦、保護、濾波等抗干擾措施。
(3)建立系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)模型。經(jīng)過系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計，系統(tǒng)主回路各部分均已確定。這
里應(yīng)包括各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)系數(shù)、穩(wěn)態(tài)誤差、調(diào)這范圍等。但穩(wěn)態(tài)設(shè)計依據(jù)的主要是系統(tǒng)的穩(wěn)
態(tài)性能指標，因此所構(gòu)成的系統(tǒng)還不能保證滿足系統(tǒng)動態(tài)性能的要求。為系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計
作準備，需要對穩(wěn)態(tài)設(shè)計所確定的系統(tǒng)作定量計算（或輔助實驗測試），建立它的動態(tài)數(shù)
學模型，并確定在時域／頻域中對系統(tǒng)的動態(tài)進行再設(shè)計／校正。比如，做拉氏變換確定各
模塊的傳遞函數(shù)等．
(4)系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計。根據(jù)被控對象對系統(tǒng)動態(tài)性能的要求，結(jié)合以上獲得的原始系
統(tǒng)數(shù)學模型，進行動態(tài)設(shè)計。要確定采用什么校正（補償）形式，確定校正（補償）裝置
具體線路和參數(shù)，確定棱正裝置在原始系統(tǒng)中具體連接的部位和連接方式，使校正（補
償）后的系統(tǒng)滿足動態(tài)性能指標要求。
(5)系統(tǒng)的仿真試驗。根據(jù)校正后系統(tǒng)的數(shù)學模型進行仿真，以檢驗各種工作狀態(tài)下
系統(tǒng)的性能，以便發(fā)現(xiàn)問題及時予以調(diào)整。
以上設(shè)計內(nèi)容和步驟只是拿出一個定量的設(shè)計方案。工程設(shè)計計算總是在有限的范圍
做近似的假設(shè)，并依此作為工程實施的一個依據(jù)。故本敘述的設(shè)計方法不是萬能的。就具
體設(shè)計一個小型直流拖動調(diào)速系統(tǒng)而言，還要經(jīng)過系統(tǒng)反復(fù)調(diào)試、調(diào)整才能將系統(tǒng)的有關(guān)
參數(shù)確定下來。特別是校正（補償）裝置的參數(shù)。同時對設(shè)計者來說，具備一定的電機拖
動理論和自動控制系統(tǒng)理論也是必需的。當然，對調(diào)速系統(tǒng)給予足夠的重視并具備一定實
踐經(jīng)驗才能設(shè)計出一個較完美的系統(tǒng)。
