【终稿】60吨焊接变位机设计【CAD图纸全套终稿】

在整个论文工作中，导师给了我全方位的精心指导.开始时论文很不成功，论文里的供水方案图出现严重错误，老师给出分析与解决办法。

后面的仿真过程中数学模型使用不当，使效果与实际相违甚大，但经吴老师的指出都依次解决，使我得以顺利完成论文工作。

在论文工作中，吴老师为我提供了大量的研究资料，并给予了精心指导，从开题到实验研究到论文撰写，提出了很多非常好的意见和建议。

我能顺利完成学业及论文的撰写，与吴老师的关心支持和帮助是分不开的。

在此，向支持与帮助我的同学和在这段时间内教导我的老师表示最算法简单，控制效果好，易于为人们熟悉和掌握等优点。

本系统是个单闭环系统，结构框图如图.所示。

图.恒压供水系统结构框图泵供水系统的结构泵供水系统的基本结构如图所示。

水压传感器检测的泵出口水压与给定值比较产生偏差信号，经控制器调节后产生相应控制信号控制变频器的频率。

变频器控制电机转速，使水压值位于泵供水系统给定值的允许误差范围内。

泵供水系统各环节的传递函数.变频器的传递函数在工程实践中可设定为个小惯性环节，变频器环节可用以下传递函数描述。

式中为变频器输出角频率为变频器的输入电压，分别为，的拉普拉斯变换为复变量为常数，般为几十至几百为比例系数，。

.异步电机的传递函数可以描述为式中为转子角速度为的拉普拉斯变换为常数，其中式中为极对数为转动惯量，分别为定子电源的电压和角频率在静态工作点上的值为折算到定子侧的转子电阻值为摩擦系数为常数。

.水泵管道环节用下列传递函数描述式中为水压，分别为，的拉普拉斯变换为表征水流惯性的时间常数为常数为表征水流“反调节”作用的微分系数。

环境仿真及参数设置用创建系统模型并对系统线性化模型进行仿真，在环境下改变参数，通过仿真观察输出响应确定参数值。

增加比例控制器的比例系数可以减小系统稳态误差，提高精度，但系统相对稳定性降低积分控制器可提高系统的稳态性能，但使系统相对稳定性变差微分控制器能改善系统瞬态特性并有助于增加系统稳定性。

为了提高泵供水系统的稳态性能，加上比例积分微分控制器以减小稳态误差使系统稳定。

经过仿真试验观察系统输出响应得到以下结论改变比例环节，积分微分环节不变，系统在响应开始时会振荡，但稳态性能较好，随着比例系数的增大，开始时段的振荡也增大。

比例系数继续增大到定值时系统变得不稳定。

改变微分环节，比例积分环节不变时，系统在微分时间常数较小时有较好的稳态性能但响应曲线在开始时不光滑，而且随着微分时间常数增大到定值时系统变得不稳定。

当比例微分环节不变时，改变积分环节，积分时间常数越大，超调量越小，调整时间越长。

因此选取较小的比例系数，较小的微分时间常数，合适的积分时间常数作为系统的参数。

各个环节的传递函数可根据以上公式及系统参数计算出，本系统设置如下设定供水压力给定值为，输出是水压测量值。

模块图如下水管传递函数电机传递函数.变频器传递函数图.恒压供水系统阶跃响应仿真波形图图.中系统最终稳定，输出水压稳态值为.，但是稳态误差为.。

这说明系统的稳态性能较差。

要使系统具有良好的稳态性能，需增加个控制器调节以满足要求。

第五章控制及编程.控制在系统中的作用是控制交流接触器组进行工频变频的切换和水泵工作数量的调整。

工作流程如图.所示。

图.程序流程图手动运行当按下按钮，用手动方也不方便。

电路的可靠性和抗干扰能力都不太好。

．带回路调节器或可编程序控制器的控制方式该方式变频器的作用是为电机提供可变频率的电源。

实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。

传感器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。

压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控后，经可编程控制器内部控制程序的计算，输出给变频器个转速控制信号。

还有种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入回路调节器，由回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器个转速调节信号。

由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或回路调节器给出的，所以对可编程控制器来讲。

既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。

由于带模拟量输入，输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。

若采用带有模拟量输入，数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口端另接块调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为模拟量。

这样，可编程控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。

如果采用个开关量输入，输出的可编程控制器和个回路调节器，其成本也和带模拟量输入，输出的可编程控制器差不多。

所以，在变频调速恒压给水控制设备中，控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的个关键环节。

．新型变频调速供水设备针对传统的变频调速供水设备的不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推天模式运行信号输出报警电铃信号输出变频器复位控制信号输出的模拟信号用于控制变频器的输出频率。

图.只是简单的表明及扩展模块的外围接线情况，并不是严格意义上的外围接线情况。

它忽略了以下因素直流电源的容量电源方面的抗干扰措施输出方面的保护措施系统的保护措施.变频器的选型通常由变频器主电路或作逆变元件给异步电动机提供调压调频电源。

此电源输出的电压或电流及频率，由控制回路的控制指令进行控制。

而控制指令则根据外部的运转指令进行运算获得。

对于需要更精密速度或快速响应的场合，运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来的信号和保护电路信号，即防止因变频器主电路的过电压过电流引起的损失外，还应保护异步电动机及传动系统等。

根据系统要求选用三菱型号变频器，功率为。

控制特性控制方式柔性控制输出频率范围.至频率设定分辨率模拟输入.端子输入位至数字输入.频率精度模拟量输入时最大输出频率的.以内，数字量输入时设定输入频率的.以内电压频率特性基地频率频率可在至以内任意设定启动转矩.时转矩提升手动转矩提升加减速时间设定至秒，可选择直线型或型加减速直流制动动作频率至，动作时间至，电压至可变失速防止动作水平可设定动作电流至可变，可选择是否用这种功能图.变频器控制特性表格.电动机的选型。

水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为式中表示电源频率，表示电动机极对数，表示转差率。

从上式可知，三相异步电动机的调速方法有改变电源频率改变电机极对数改变转差率。

改变电机极对数调速的调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要使用专门的变极电机有级调速，而且级差比较大，即在变速时转速变化率转矩变化也大，因此此类调速只适用于特定转速的生产机器。

根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机的转速基本上与电源频率成正比。

连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。

但是，单地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化.所选电动机与其参数如下电动机各个指标各指标的参数值型号额定功率.额定电压满载时定子电流.转速效率功率因素.启动电流额定电流.起动转矩额定转矩.最大转矩额定转矩.转动惯量.重量.控制参数整定在供水系统的设计中，选用了含调节的来实现闭环控制保证供水系统中的压力恒定。

在连续控制系统中，常采用比例积分微分控制方式，称之为控制。

控制是连续控制系统中技术最成熟应用最广泛的控制方式。

具有理论成熟。

按下手动启动变频器。

当系统压力不够需要增加泵时，按下按钮，此时切断电机变频，同时启动电机工频运行，再起动下台电机。

为了变频向工频切换时保护变频器免于受到工频电压的反向冲击，在切换时，用时间继电器作了时间延迟，当压力过大时，可以手动按下按钮，切断工频运行的电机，同时启动电机变频运行。

可根据需要，停按不同电机对应的启停按钮，可以依次实现手动启动和手动停止三台水泵.该方式仅供自动故障时使用.自动运行由分别控制台电机工频和变频继电器，在条件成立时，进行增泵升压和减泵降压控制.升压控制系统工作时，每台水泵处于三种状态之，即工频电网拖动状态变频器拖动调速状态和停止状态.系统开始工作时，供水管道内水压力为零，在控制系统作用下，变频器开始运行，第台水泵，启动且转速逐渐升高，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到定值，这期间处在调速运行状态.当用水量增加水压减小时，通过压力闭环调节水泵按设定速率加速到另个稳定转速反之用水量减少水压增加时，水泵按设定的速率减速到新的稳定转速.当用水量继续增加，变频器输出频率增加至工频时，水压仍低于设定值，由控制切换至工频电网后恒速运行同时，使第二台水泵投入变频器并变速运行，系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止。

如果用水量继续增加，每当加速运行的变频器输出频率达到工频时，将继续发生如上转换，并有新的水泵投人并联运行.当最后台水泵投人运行，变频器输出频率达到工频，压力仍未达到设定值时，控制系统就会发出故障报警.降压控制当用水量下降水压升高，变频器输出频率降至起动频率时，水压仍高于设定值，系统将工频运行时间最长的台水泵关掉，恢复对水压的闭环调节，使压力重新达到设定值.当用水量继续下降，每当减速运行的变频器输出频率降至起动频率时，将继续发生如上转换，直到剩下最后台变频泵运行为止。

参考文献廖常初.编程及应用.北京机械工业出版社，.吴忠智，吴加林。

变频器应用手册.北京机械工业出版社，.韩安荣.通用变频器及其应用.北京机械工业出版社，.李华.变频调速技术在供水系统中的应用.电气传动自动化陈伯时.电力拖动自动控制系统.北京机械工业出版社，岳庆来.变频器可编程序控制器及触摸屏综合应用技术.北京机械工业出版社龙章眷.与变频器在自动恒压供水设备中的应用.科技信息，。

致谢本论文是在导师吴学娟的悉心指导下完成的。

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