小型直流拖動(dòng)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和一般步驟
小型直流拖動(dòng)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(duì)象的工作性
質(zhì)和特點(diǎn)，來明確對(duì)拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的基本性能要求；同時(shí)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(jià)格與售后服務(wù)，以及新技術(shù)、新工藝的發(fā)展動(dòng)
態(tài)。在此基礎(chǔ)上著手設(shè)計(jì)，以避免閉門造車。總之，要明確的是針對(duì)直流拖動(dòng)調(diào)速控制不是
簡單的拖動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要從理論上和技術(shù)上給予足夠的重視。特別是對(duì)于沒有
任何經(jīng)驗(yàn)的新手，還要在實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)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(duì)拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的總體有一個(gè)
初步的設(shè)想。在確定采用純電氣拖動(dòng)控制方案后，要進(jìn)一步確定采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，還是
采用用小型直流服電動(dòng)機(jī)，或是交流伺服電動(dòng)機(jī)？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(gè)調(diào)速控制系統(tǒng)應(yīng)由哪幾個(gè)部分組
成？系統(tǒng)中控制信號(hào)流怎樣的？……這些問題在制訂方案時(shí)必須明確回答。當(dāng)然，如果是
設(shè)計(jì)一個(gè)改進(jìn)系統(tǒng)，則還要明確出重新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在哪些方面，如靜態(tài)性能、動(dòng)態(tài)性能、
抗干擾性能等比原有系統(tǒng)有顯著改進(jìn)等。當(dāng)然也可以訂出幾個(gè)方案，以便進(jìn)一步分析比
較。這當(dāng)中還應(yīng)注意不同系統(tǒng)的性能／價(jià)格的比較分析，找出性能／價(jià)格比最優(yōu)的系統(tǒng)。
(2)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)?？傮w方案僅僅是一個(gè)粗略的輪廓，還要進(jìn)一步將泵統(tǒng)的各部分
具體化．通常先根據(jù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的要求進(jìn)行穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)。將系統(tǒng)各部分采用什么型號(hào)規(guī)
格和具體參數(shù)值都確定下來便是這部分要進(jìn)行的設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)象開始設(shè)計(jì)向前推進(jìn)，直到控制系統(tǒng)的輸入端。首先要根據(jù)被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，選擇
系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)和相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這里要進(jìn)行必要的計(jì)算，如系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
GD2值、系統(tǒng)的變速比、電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩及推導(dǎo)出電動(dòng)機(jī)的功率等，接著可以選擇或設(shè)
計(jì)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的功率放大裝置。此時(shí)要明確針對(duì)小型直流拖動(dòng)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(hào)規(guī)格，設(shè)計(jì)具體的線路參數(shù)，然后根
據(jù)已確定的執(zhí)行電機(jī)、功率放大裝置和檢測裝置，設(shè)計(jì)前置放大器、信號(hào)轉(zhuǎn)換線路等。在
考慮各元、部件相互連接時(shí)，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(hào)不失真、不失精度地有效傳遞，還要設(shè)計(jì)好耦合方式。同時(shí)也要考慮
必要的屏蔽、去耦、保護(hù)、濾波等抗干擾措施。
(3)建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)模型。經(jīng)過系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)，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(jì)依據(jù)的主要是系統(tǒng)的穩(wěn)
態(tài)性能指標(biāo)，因此所構(gòu)成的系統(tǒng)還不能保證滿足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求。為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)
作準(zhǔn)備，需要對(duì)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)所確定的系統(tǒng)作定量計(jì)算（或輔助實(shí)驗(yàn)測試），建立它的動(dòng)態(tài)數(shù)
學(xué)模型，并確定在時(shí)域／頻域中對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)行再設(shè)計(jì)／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(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。根據(jù)被控對(duì)象對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求，結(jié)合以上獲得的原始系
統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。要確定采用什么校正（補(bǔ)償）形式，確定校正（補(bǔ)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(bǔ)
償）后的系統(tǒng)滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)要求。
(5)系統(tǒng)的仿真試驗(yàn)。根據(jù)校正后系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，以檢驗(yàn)各種工作狀態(tài)下
系統(tǒng)的性能，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)予以調(diào)整。
以上設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟只是拿出一個(gè)定量的設(shè)計(jì)方案。工程設(shè)計(jì)計(jì)算總是在有限的范圍
做近似的假設(shè)，并依此作為工程實(shí)施的一個(gè)依據(jù)。故本敘述的設(shè)計(jì)方法不是萬能的。就具
體設(shè)計(jì)一個(gè)小型直流拖動(dòng)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(bǔ)償）裝置的參數(shù)。同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)者來說，具備一定的電機(jī)拖
動(dòng)理論和自動(dòng)控制系統(tǒng)理論也是必需的。當(dāng)然，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)給予足夠的重視并具備一定實(shí)
踐經(jīng)驗(yàn)才能設(shè)計(jì)出一個(gè)較完美的系統(tǒng)。
