CN113096504B - 一种速度控制系统的模拟实验电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种速度控制系统的模拟实验电路，适用于各类电动机速度控制系统的实验研究与系统模拟测试的场合。本发明包括速度闭环控制电路、负载选择电路，具体包括反相运放、模拟开关芯片、偏差运放、调节运放、乘法器、积分运放、正比较器、负比较器、负载选择开关、比例电位器、积分电位器、负载输入电阻、负载反馈电阻、指令输入电阻、指令反馈电阻等。本发明利用电子电路直观地模拟电机速度闭环控制系统中的调节器、驱动器及电机响应过程，能对电机控制系统指令跟随控制与抗干扰控制等进行直观的实验研究与测试，且成本低、安全性好，易于产品化。

Description

一种速度控制系统的模拟实验电路
技术领域
本发明属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种速度控制系统的模拟实验电路，适用于各类电动机速度控制系统的实验研究与系统模拟测试的场合。
背景技术
各类电机调速控制系统实验是高校工业自动化类专业的核心课程之一，目前此类物理性实验技术方案主要有两种：第一种是基于各单元电路模块组合装置+电机及其加载装置(如与多电机同轴安装的直流发电机或电磁制动器等)的电机控制实验装置，例如：众多教仪公司的电机控制实验装置产品，但其存在的主要问题在于：一是实验装置体积大、造价高；二是加载实验特别是动态突加突卸负载实验，以及变惯量实验等难以进行；三是难以进行基于多电机协调的复杂系统实验或试验测试。第二种是基于工业级调速装置产品的实验装置，其存在的主要问题在于：一是采用纯工业级产品给学生做实验，实验测试困难；二是加载实验特别是动态突加突卸负载实验，以及变惯量实验等也难以进行，三是造价高。因此，提出一种用电子电路模拟电机控制过程，并在物理信号接口方面具有与工业级调速系统产品兼容，又仅需一块电路控制板即可完全模拟实际的模拟量电机调速控制系统，既能对来自上级的调速指令进行跟踪控制，又能方便地进行抗负载扰动等实验，以及进行多电机控制系统的综合应用系统实验研究与试验测试的一种基于电路模拟的新型实验研究技术方案，能与实际工业级电机调速系统产品实验构成互补的实验学习方案，该方案全性高、成本低，有良好的产品化应用前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种速度控制系统的模拟实验电路方案，该方案完全利用电子电路直观地模拟电机速度闭环控制系统中的调节器、驱动器及电机响应过程，能对电机控制系统指令跟随控制与抗干扰控制等进行直观的实验研究与测试，且该发明电路的输入/输出信号等外特性与实际的模拟量电机速度控制系统一样，也可在复杂的多电机控制系统试验中替代实际的电机速度控制系统以简化实验研究与实验测试方案，且成本低、安全性好。
一种速度控制系统的模拟实验电路包括：速度闭环控制电路、负载选择电路。
速度闭环控制电路包括：连接件CN1、偏差运放IC3、调节运放IC4、乘法器IC5、积分运放IC6、指令输入电阻R3、指令反馈电阻R4、滤波电阻R5、接地电阻R6、积分电阻R7、左驱动电阻R8、右驱动电阻R9、延时电阻R10、负端电阻R11-1、正端电阻R11-2、比例电位器RPP、积分电位器RPI、滤波电容C1、比例电容C2、调节电容C3、延时电容C4、下积分电容C5-1、上积分电容C5-2、正电源电容C8、负电源电容C9，连接件CN1的负载转矩信号端UL端与负载输入电阻R1的一端、模拟开关芯片IC2的常闭输入端+TL端、负载选择开关K1的常开端NO端连接，连接件CN1的速度指令端
Figure GDA0003635494610000021
端与指令输入电阻R3的一端连接，指令输入电阻R3的另一端与指令反馈电阻R4的一端、滤波电阻R5的一端、滤波电容C1的一端、偏差运放IC3的负输入端IN-端连接，滤波电阻R5的另一端和滤波电容C1的另一端均与比例电位器RPP的中心端连接，比例电位器RPP的上端与接地电阻R6的一端连接，接地电阻R6的另一端接地，比例电位器RPP的下端与偏差运放IC3的输出端OUT端、比例电容C2的一端、积分电位器RPI的左端及中心端连接，偏差运放IC3的正输入端IN+端接地，偏差运放IC3的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，偏差运放IC3的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，积分电位器RPI的右端与积分电阻R7的一端连接，积分电阻R7的另一端与比例电容C2的另一端、调节电容C3的一端、调节运放IC4的负输入端IN-端连接，调节电容C3的另一端与左驱动电阻R8的一端和右驱动电阻R9的一端连接，右驱动电阻R9的另一端接地，左驱动电阻R8的另一端调节运放IC4的输出端OUT、延时电阻R10的一端连接，调节运放IC4的正输入端IN+端接地，调节运放IC4的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，调节运放IC4的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，延时电阻R10的另一端与延时电容C4的一端、负端电阻R11-1的一端连接，延时电容C4的另一端接地，负端电阻R11-1的另一端与积分运放IC6的负输入端IN-端、下积分电容C5-1的一端连接，积分运放IC6的正输入端IN+端与正端电阻R11-2的一端、上积分电容C5-2的一端连接，上积分电容C5-2的另一端接地，正端电阻R11-2的另一端与负载选择开关K1的公共端COM端连接，积分运放IC6的输出端OUT端与连接件CN1的速度反馈端Un端、指令反馈电阻R4的另一端、乘法器IC5的输入2端Y1端、正比较器IC7的正输入端IN+端、负比较器IC8的负输入端IN-端连接，积分运放IC6的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，积分运放IC6的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，乘法器IC5的输入1端X1端与连接件CN1的惯量信号端UJ端连接，乘法器IC5的输出端W端与下积分电容C5-1的另一端连接，乘法器IC5的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，乘法器IC5的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，连接件CN1的正电源输入端+VCC与电路正电源端+VCC端、正电源电容C8的一端连接，连接件CN1的负电源输入端-VSS与电路负电源端-VSS端、负电源电容C9的一端连接，连接件CN1的地端GND端与正电源电容C8的另一端、负电源电容C9的另一端、电路接地端GND端连接。
负载选择电路包括：反相运放IC1、模拟开关芯片IC2、正比较器IC7、负比较器IC8、负载选择开关K1、负载输入电阻R1、负载反馈电阻R2、正偏电阻R12、正分压电阻R13、负偏电阻R14、负分压电阻R15、正上拉电阻R16、负上拉电阻R17、正分压电容C6、负分压电容C7，负载输入电阻R1的另一端与负载反馈电阻R2的一端、反相运放IC1的负输入端-IN端连接，负载反馈电阻R2的另一端与反相运放IC1的输出端OUT端、模拟开关芯片IC2的第1常开输入端-TL端连接，反相运放IC1的正输入端IN+端接地，反相运放IC1的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，反相运放IC1的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，模拟开关芯片IC2的第2常开端0端接地，模拟开关芯片IC2的输出端OUT端与负载选择开关K1的常闭端NC端连接，模拟开关芯片IC2的地址个位端A端与正比较器IC7的输出端OUT端、正上拉电阻R16的一端连接，模拟开关芯片IC2的地址十位端B端与负比较器IC8的输出端OUT端、负上拉电阻R17的一端连接，模拟开关芯片IC2的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，模拟开关芯片IC2的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，正上拉电阻R16的另一端与电路正电源端+VCC连接，负上拉电阻R17的另一端与电路正电源端+VCC连接，正比较器IC7的负输入端-IN端与正偏电阻R12的一端、正分压电阻R13的一端、正分压电容C6的一端连接，正偏电阻R12的另一端与电路正电源端+VCC连接，正分压电阻R13的另一端和正分压电容C6的另一端均接地，正比较器IC7的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，正比较器IC7的负电源端-V端接地，负比较器IC8的正输入端+IN端与负偏电阻R14的一端、负分压电阻R15的一端、负分压电容C7的一端连接，负偏电阻R14的另一端与电路负电源端-VSS连接，负分压电阻R15的另一端和负分压电容C7的另一端均接地，负比较器IC8的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，负比较器IC8的负电源端-V端接地。
本发明的有益效果如下：
本发明完全利用电子电路直观地模拟电机速度闭环控制系统中的调节器、驱动器及电机响应过程，能对电机控制系统指令跟随控制与抗干扰控制等进行直观的实验研究与测试，且该发明电路的输入/输出信号等外特性与实际的模拟量电机速度控制系统一样，也可在复杂的多电机控制系统试验中替代实际的电机速度控制系统以简化实验研究与实验测试方案，且成本低、安全性好，易于产品化。
附图说明
图1为本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种速度控制系统的模拟实验电路，包括速度闭环控制电路、负载选择电路。
速度闭环控制电路包括连接件CN1、偏差运放IC3、调节运放IC4、乘法器IC5、积分运放IC6、指令输入电阻R3、指令反馈电阻R4、滤波电阻R5、接地电阻R6、积分电阻R7、左驱动电阻R8、右驱动电阻R9、延时电阻R10、负端电阻R11-1、正端电阻R11-2、比例电位器RPP、积分电位器RPI、滤波电容C1、比例电容C2、调节电容C3、延时电容C4、下积分电容C5-1、上积分电容C5-2、正电源电容C8、负电源电容C9，连接件CN1的负载转矩信号端UL端与负载输入电阻R1的一端、模拟开关芯片IC2的常闭输入端+TL端、负载选择开关K1的常开端NO端连接，连接件CN1的速度指令端
Figure GDA0003635494610000041
端与指令输入电阻R3的一端连接，指令输入电阻R3的另一端与指令反馈电阻R4的一端、滤波电阻R5的一端、滤波电容C1的一端、偏差运放IC3的负输入端IN-端连接，滤波电阻R5的另一端和滤波电容C1的另一端均与比例电位器RPP的中心端连接，比例电位器RPP的上端与接地电阻R6的一端连接，接地电阻R6的另一端接地，比例电位器RPP的下端与偏差运放IC3的输出端OUT端、比例电容C2的一端、积分电位器RPI的左端及中心端连接，偏差运放IC3的正输入端IN+端接地，偏差运放IC3的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，偏差运放IC3的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，积分电位器RPI的右端与积分电阻R7的一端连接，积分电阻R7的另一端与比例电容C2的另一端、调节电容C3的一端、调节运放IC4的负输入端IN-端连接，调节电容C3的另一端与左驱动电阻R8的一端和右驱动电阻R9的一端连接，右驱动电阻R9的另一端接地，左驱动电阻R8的另一端调节运放IC4的输出端OUT、延时电阻R10的一端连接，调节运放IC4的正输入端IN+端接地，调节运放IC4的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，调节运放IC4的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，延时电阻R10的另一端与延时电容C4的一端、负端电阻R11-1的一端连接，延时电容C4的另一端接地，负端电阻R11-1的另一端与积分运放IC6的负输入端IN-端、下积分电容C5-1的一端连接，积分运放IC6的正输入端IN+端与正端电阻R11-2的一端、上积分电容C5-2的一端连接，上积分电容C5-2的另一端接地，正端电阻R11-2的另一端与负载选择开关K1的公共端COM端连接，积分运放IC6的输出端OUT端与连接件CN1的速度反馈端Un端、指令反馈电阻R4的另一端、乘法器IC5的输入2端Y1端、正比较器IC7的正输入端IN+端、负比较器IC8的负输入端IN-端连接，积分运放IC6的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，积分运放IC6的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，乘法器IC5的输入1端X1端与连接件CN1的惯量信号端UJ端连接，乘法器IC5的输出端W端与下积分电容C5-1的另一端连接，乘法器IC5的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，乘法器IC5的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，连接件CN1的正电源输入端+VCC与电路正电源端+VCC端、正电源电容C8的一端连接，连接件CN1的负电源输入端-VSS与电路负电源端-VSS端、负电源电容C9的一端连接，连接件CN1的地端GND端与正电源电容C8的另一端、负电源电容C9的另一端、电路接地端GND端连接。
负载选择电路包括反相运放IC1、模拟开关芯片IC2、正比较器IC7、负比较器IC8、负载选择开关K1、负载输入电阻R1、负载反馈电阻R2、正偏电阻R12、正分压电阻R13、负偏电阻R14、负分压电阻R15、正上拉电阻R16、负上拉电阻R17、正分压电容C6、负分压电容C7，负载输入电阻R1的另一端与负载反馈电阻R2的一端、反相运放IC1的负输入端-IN端连接，负载反馈电阻R2的另一端与反相运放IC1的输出端OUT端、模拟开关芯片IC2的第1常开输入端-TL端连接，反相运放IC1的正输入端IN+端接地，反相运放IC1的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，反相运放IC1的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，模拟开关芯片IC2的第2常开端0端接地，模拟开关芯片IC2的输出端OUT端与负载选择开关K1的常闭端NC端连接，模拟开关芯片IC2的地址个位端A端与正比较器IC7的输出端OUT端、正上拉电阻R16的一端连接，模拟开关芯片IC2的地址十位端B端与负比较器IC8的输出端OUT端、负上拉电阻R17的一端连接，模拟开关芯片IC2的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，模拟开关芯片IC2的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，正上拉电阻R16的另一端与电路正电源端+VCC连接，负上拉电阻R17的另一端与电路正电源端+VCC连接，正比较器IC7的负输入端-IN端与正偏电阻R12的一端、正分压电阻R13的一端、正分压电容C6的一端连接，正偏电阻R12的另一端与电路正电源端+VCC连接，正分压电阻R13的另一端和正分压电容C6的另一端均接地，正比较器IC7的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，正比较器IC7的负电源端-V端接地，负比较器IC8的正输入端+IN端与负偏电阻R14的一端、负分压电阻R15的一端、负分压电容C7的一端连接，负偏电阻R14的另一端与电路负电源端-VSS连接，负分压电阻R15的另一端和负分压电容C7的另一端均接地，负比较器IC8的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，负比较器IC8的负电源端-V端接地。
本发明所使用的包括反相运放IC1、模拟开关芯片IC2、偏差运放IC3、调节运放IC4、乘法器IC5、积分运放IC6、正比较器IC7、负比较器IC8等在内的所有器件均采用现有的成熟产品，可以通过市场取得。例如：模拟开关芯片采用MAX4639，乘法器采用AD633，运放采用TLC2262，比较器采用LM311等。
本发明中的主要电路参数配合关系如下：
令：un、unmax：速度反馈信号及其最大值(单位：V)，un＝αn，n：转速(单位：rpm)，α：转速反馈系数(单位：V/rpm)，uL、uT：分别为负载转矩信号、电磁转矩信号(单位：V)，uL＝βTL、uT＝βTe，TL、Te：分别为负载转矩、电磁转矩(单位：Nm)，β：转矩系数(单位：V/Nm)，uJ为转动惯量信号(单位：V)，uJ＝γJ，J：转动惯量(单位：Nms2)，γ：惯量反馈系数(单位：V/Nms2)，τ0：滤波时间常数(单位：s)，τi：积分时间常数(单位：s)，kp：比例系数，ks：驱动系数，km：乘法器IC5的乘法系数，r：比例电位器RPP中心端与上端间阻值(单位：Ω)，τs：延时时间常数(单位：s)，up0：“零速”比较信号，δ：相对比较限，δ<<1，Vcc：正电源电压(单位：V)，
R1＝R2，R3＝R4 (1)
令：Rn＝R11-2＝R11-1+R10>>R10 (2)
R12＝R14，R13＝R15 (3)
令：Cn＝C5-1＝C5-2 (4)
C2＝C3，C6＝C7 (5)
R5×C1＝τ0 (6)
(RPI×R7)C3＝τi (7)
Figure GDA0003635494610000071
Figure GDA0003635494610000072
Figure GDA0003635494610000073
R10×C4＝τs (11)
Figure GDA0003635494610000074
up0＝δunmax (13)
本发明工作过程如下：
如图1所示，负载转矩信号uL＝βTL经连接件CN1由外部输入，并通过反相运放IC1、模拟开关芯片IC2、负载选择开关K1后形成与运动方向相反的反应性负载转矩信号与位能性负载转矩信号，当负载为位能负载时，K1打向常开端NO端，则负载转矩方向与速度方向无关；当负载为反应性负载时，K1打向常闭端NC端，并由正比较器IC7、负比较器IC8判别实际速度信号un的极性后控制模拟开关芯片IC2输出与速度反向的负载转矩信号。系统转动惯量信号uJ＝γJ经连接件CN1由外部输入。负载转矩信号uL＝βTL与电磁转矩信号uT＝βTe在由乘法器IC5和积分运放IC6构成先减后除的运算单元(算法依据：电机拖动方程)后输出实际速度信号un＝αn。为简化电路，实际速度信号un＝αn与速速指令信号
Figure GDA0003635494610000081
极性相反，这样，偏差运放IC3进行速度偏差运放及放大处理后进一步通过由调节运放IC4为主的比例积分调节器(其中，滤波时间常数τ0＝R4×C1，积分时间常数τi＝(RPI×R7)C3，比例系数
Figure GDA0003635494610000082
)，以及由(R8、R9)、(R10、C4)构成的电机驱动器参数(静态系数
Figure GDA0003635494610000083
时间常数τs＝R10×C4)输出电电磁转矩信号uT＝βTe，从而构成了模拟速度闭环控制系统。
因此，利用本发明的一块电路板即可方便地对模拟量式的电机速度控制系统进行跟随控制与抗干扰控制的物理实验，且该电路的输入输出信号与实际的模拟式电机速度控制系统的输入输出信号完全兼容。
本发明电路尽管是针对模拟量式电机速度闭环控制系统，但同行能据此容易地拓展成速度、电流双闭环控制系统、力矩控制系统等物理实验电路，因此，类似的拓展也属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种速度控制系统的模拟实验电路，包括速度闭环控制电路、负载选择电路，其特征在于：
速度闭环控制电路包括：连接件CN1、偏差运放IC3、调节运放IC4、乘法器IC5、积分运放IC6、指令输入电阻R3、指令反馈电阻R4、滤波电阻R5、接地电阻R6、积分电阻R7、左驱动电阻R8、右驱动电阻R9、延时电阻R10、负端电阻R11-1、正端电阻R11-2、比例电位器RPP、积分电位器RPI、滤波电容C1、比例电容C2、调节电容C3、延时电容C4、下积分电容C5-1、上积分电容C5-2、正电源电容C8、负电源电容C9，连接件CN1的负载转矩信号端UL端与负载输入电阻R1的一端、模拟开关芯片IC2的常闭输入端+TL端、负载选择开关K1的常开端NO端连接，连接件CN1的速度指令端
Figure FDA0003635494600000011
端与指令输入电阻R3的一端连接，指令输入电阻R3的另一端与指令反馈电阻R4的一端、滤波电阻R5的一端、滤波电容C1的一端、偏差运放IC3的负输入端IN-端连接，滤波电阻R5的另一端和滤波电容C1的另一端均与比例电位器RPP的中心端连接，比例电位器RPP的上端与接地电阻R6的一端连接，接地电阻R6的另一端接地，比例电位器RPP的下端与偏差运放IC3的输出端OUT端、比例电容C2的一端、积分电位器RPI的左端及中心端连接，偏差运放IC3的正输入端IN+端接地，偏差运放IC3的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，偏差运放IC3的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，积分电位器RPI的右端与积分电阻R7的一端连接，积分电阻R7的另一端与比例电容C2的另一端、调节电容C3的一端、调节运放IC4的负输入端IN-端连接，调节电容C3的另一端与左驱动电阻R8的一端和右驱动电阻R9的一端连接，右驱动电阻R9的另一端接地，左驱动电阻R8的另一端调节运放IC4的输出端OUT、延时电阻R10的一端连接，调节运放IC4的正输入端IN+端接地，调节运放IC4的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，调节运放IC4的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，延时电阻R10的另一端与延时电容C4的一端、负端电阻R11-1的一端连接，延时电容C4的另一端接地，负端电阻R11-1的另一端与积分运放IC6的负输入端IN-端、下积分电容C5-1的一端连接，积分运放IC6的正输入端IN+端与正端电阻R11-2的一端、上积分电容C5-2的一端连接，上积分电容C5-2的另一端接地，正端电阻R11-2的另一端与负载选择开关K1的公共端COM端连接，积分运放IC6的输出端OUT端与连接件CN1的速度反馈端Un端、指令反馈电阻R4的另一端、乘法器IC5的输入2端Y1端、正比较器IC7的正输入端IN+端、负比较器IC8的负输入端IN-端连接，积分运放IC6的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，积分运放IC6的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，乘法器IC5的输入1端X1端与连接件CN1的惯量信号端UJ端连接，乘法器IC5的输出端W端与下积分电容C5-1的另一端连接，乘法器IC5的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，乘法器IC5的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，连接件CN1的正电源输入端+VCC与电路正电源端+VCC端、正电源电容C8的一端连接，连接件CN1的负电源输入端-VSS与电路负电源端-VSS端、负电源电容C9的一端连接，连接件CN1的地端GND端与正电源电容C8的另一端、负电源电容C9的另一端、电路接地端GND端连接；
负载选择电路包括：反相运放IC1、模拟开关芯片IC2、正比较器IC7、负比较器IC8、负载选择开关K1、负载输入电阻R1、负载反馈电阻R2、正偏电阻R12、正分压电阻R13、负偏电阻R14、负分压电阻R15、正上拉电阻R16、负上拉电阻R17、正分压电容C6、负分压电容C7，负载输入电阻R1的另一端与负载反馈电阻R2的一端、反相运放IC1的负输入端-IN端连接，负载反馈电阻R2的另一端与反相运放IC1的输出端OUT端、模拟开关芯片IC2的第1常开输入端-TL端连接，反相运放IC1的正输入端IN+端接地，反相运放IC1的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，反相运放IC1的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，模拟开关芯片IC2的第2常开端0端接地，模拟开关芯片IC2的输出端OUT端与负载选择开关K1的常闭端NC端连接，模拟开关芯片IC2的地址个位端A端与正比较器IC7的输出端OUT端、正上拉电阻R16的一端连接，模拟开关芯片IC2的地址十位端B端与负比较器IC8的输出端OUT端、负上拉电阻R17的一端连接，模拟开关芯片IC2的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，模拟开关芯片IC2的负电源端-V端与电路负电源端-VSS连接，正上拉电阻R16的另一端与电路正电源端+VCC连接，负上拉电阻R17的另一端与电路正电源端+VCC连接，正比较器IC7的负输入端-IN端与正偏电阻R12的一端、正分压电阻R13的一端、正分压电容C6的一端连接，正偏电阻R12的另一端与电路正电源端+VCC连接，正分压电阻R13的另一端和正分压电容C6的另一端均接地，正比较器IC7的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，正比较器IC7的负电源端-V端接地，负比较器IC8的正输入端+IN端与负偏电阻R14的一端、负分压电阻R15的一端、负分压电容C7的一端连接，负偏电阻R14的另一端与电路负电源端-VSS连接，负分压电阻R15的另一端和负分压电容C7的另一端均接地，负比较器IC8的正电源端+V端与电路正电源端+VCC连接，负比较器IC8的负电源端-V端接地；
负载选择电路中的负载选择开关K1，用于选择负载类型：反应性负载或位能负载，反映负载转矩大小的负载转矩信号经连接件CN1的负载转矩信号端UL端输入，当选择负载类型为位能负载时，将K1打向常开端NO端，即K1的公共端COM端与其常开端NO端连接，则负载转矩方向与速度方向无关；当选择负载类型为反应性负载时，将K1打向常闭端NC端，即K1的公共端COM端与其常闭端NC端连接,并由正比较器IC7、负比较器IC8判别实际速度信号un的极性后控制模拟开关芯片IC2输出与速度反向的负载转矩信号，
速度控制系统的模拟实验电路的参数配合关系如下：
令：un、unmax：速度反馈信号及其最大值(单位：V)，un＝αn，n：转速(单位：rpm)，α：转速反馈系数(单位：V/rpm)，uL、uT：分别为负载转矩信号、电磁转矩信号(单位：V)，uL＝βTL、uT＝βTe，TL、Te：分别为负载转矩、电磁转矩(单位：Nm)，β：转矩系数(单位：V/Nm)，uJ为转动惯量信号(单位：V)，uJ＝γJ，J：转动惯量(单位：Nms2)，γ：惯量反馈系数(单位：V/Nms2)，τ0：滤波时间常数(单位：s)，τi：积分时间常数(单位：s)，kp：比例系数，ks：驱动系数，km：乘法器IC5的乘法系数，r：比例电位器RPP中心端与上端间的阻值(单位：Ω)，通过调节比例电位器RPP中心端位置可改变r阻值进而改变式(8)中的比例系数kp，τs：延时时间常数(单位：s)，up0：“零速”比较信号，δ：相对比较限，δ<<1，Vcc：正电源电压(单位：V)，
R1＝R2，R3＝R4 (1)
令：Rn＝R11-2＝R11-1+R10>>R10 (2)
R12＝R14，R13＝R15 (3)
令：Cn＝C5-1＝C5-2 (4)
C2＝C3，C6＝C7 (5)
R5×C1＝τ0 (6)
(RPI×R7)C3＝τi (7)
Figure FDA0003635494600000041
Figure FDA0003635494600000042
Figure FDA0003635494600000043
R10×C4＝τs (11)
Figure FDA0003635494600000044
up0＝δunmax (13)。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86101150A (zh) * 1985-01-31 1986-10-15 西屋电气公司 用于感应电动机控制的转矩确定
CN2148437Y (zh) * 1993-03-31 1993-12-01 吴作轩 异步电动机固态节能控制器
JPH06225565A (ja) * 1993-01-25 1994-08-12 Yaskawa Electric Corp 電動機駆動系の慣性負荷測定方式
JPH08220197A (ja) * 1995-02-14 1996-08-30 Hitachi Ltd モータ負荷特性同定装置
WO2012163253A1 (zh) * 2011-05-27 2012-12-06 北京配天大富精密机械有限公司 负载模拟测试设备、测试方法、控制装置及转动惯量调节装置
WO2017023083A1 (ko) * 2015-08-05 2017-02-09 명지대학교 산학협력단 전동기 구동 시스템의 파라미터 추정 장치
CN107462281A (zh) * 2017-08-09 2017-12-12 杭州电子科技大学 基于电枢电压与电流信号的转速转矩综合软检测电路
CN107490762A (zh) * 2017-08-09 2017-12-19 杭州电子科技大学 基于电枢电流与转速信号的负载转矩检测电路
CN108233811A (zh) * 2018-03-09 2018-06-29 核工业理化工程研究院 无传感器式永磁同步电机的控制方法及控制系统
CN108983099A (zh) * 2018-08-23 2018-12-11 西安科技大学 一种永磁同步电机负载模拟系统及其控制方法
CN110071664A (zh) * 2019-04-17 2019-07-30 辽宁石油化工大学 具有恒流和下落速度可控的直流电机制动装置及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB788859A (en) * 1954-10-22 1958-01-08 English Electric Co Ltd Improvements in and relating to electric motor control systems
US4496286A (en) * 1983-07-18 1985-01-29 J-W Operating Company Control system for engine-driven compressor unit and method of operation thereof
CN2214003Y (zh) * 1994-09-02 1995-11-29 中国科学院安徽光学精密机械研究所 电磁调速电机负载检测装置
CN101075757B (zh) * 2007-04-12 2010-09-22 徐志瑶 按负载特性和要求设计定子绕组以改造通用电机的设计方法
CN103048620B (zh) * 2012-12-27 2015-07-08 上海交通大学 一种测量直流无刷电机参数的方法
CN104467568B (zh) * 2014-12-15 2017-02-22 中国矿业大学 一种开关磁阻电机制动转矩闭环控制系统及方法
EP3475716A4 (en) * 2016-06-24 2020-03-04 Avtron Aerospace, Inc. CONTROLLABLE LOAD SYSTEMS AND METHODS

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86101150A (zh) * 1985-01-31 1986-10-15 西屋电气公司 用于感应电动机控制的转矩确定
JPH06225565A (ja) * 1993-01-25 1994-08-12 Yaskawa Electric Corp 電動機駆動系の慣性負荷測定方式
CN2148437Y (zh) * 1993-03-31 1993-12-01 吴作轩 异步电动机固态节能控制器
JPH08220197A (ja) * 1995-02-14 1996-08-30 Hitachi Ltd モータ負荷特性同定装置
WO2012163253A1 (zh) * 2011-05-27 2012-12-06 北京配天大富精密机械有限公司 负载模拟测试设备、测试方法、控制装置及转动惯量调节装置
WO2017023083A1 (ko) * 2015-08-05 2017-02-09 명지대학교 산학협력단 전동기 구동 시스템의 파라미터 추정 장치
CN107462281A (zh) * 2017-08-09 2017-12-12 杭州电子科技大学 基于电枢电压与电流信号的转速转矩综合软检测电路
CN107490762A (zh) * 2017-08-09 2017-12-19 杭州电子科技大学 基于电枢电流与转速信号的负载转矩检测电路
CN108233811A (zh) * 2018-03-09 2018-06-29 核工业理化工程研究院 无传感器式永磁同步电机的控制方法及控制系统
CN108983099A (zh) * 2018-08-23 2018-12-11 西安科技大学 一种永磁同步电机负载模拟系统及其控制方法
CN110071664A (zh) * 2019-04-17 2019-07-30 辽宁石油化工大学 具有恒流和下落速度可控的直流电机制动装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
适于电机负载的新型开关电源控制方法;陈德传 等;《电源技术》;20100620;第592-594页 *

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