转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真Word格式文档下载.docx

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1、进一步学习利用MATLAB下的SIMULINK来对控制系统进行仿真。

2、掌握转速、电流反馈控制直流调速系统的原理。

3、学会利用工程的方法设计ACR、ASR调节器的方法。

二、实验原理

对SIMULINK的简介：

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。

在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。

Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点

Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。

同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink。

功能

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。

Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。

为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口（GUI），这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink&

reg;

是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。

对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。

.

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。

Simulink

与MATLAB&

紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

特点

丰富的可扩充的预定义模块库

交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图

以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理

通过ModelExplorer导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码

提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成

使用EmbeddedMATLAB™模块在Simulink和嵌入式系统执行中调用

MATLAB算法

使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式（Normal,Accelerator,RapidAccelerator）来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型

图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信

号参数和测试数据

模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误

仿真题目要求:

某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基

本数据如下：

直流电动机：

220V、136A、1460r/min,Ce=0.132.min/r,允许过载电流倍数λ=1.5；

晶闸管装置的放大系数：

Ks=40;

电枢回路总电阻：

R=0.5Ω；

时间常数：

Tl=0.03s,Tm=0.18s;

电流反馈系数：

β=0.05V/A;

转速反馈系数α=0.007V.min/r;

设计要求：

设计电流调节器，要求电流超调量σ≤5%。

要求转速无静差，空载起动到额定转速超调量δ≤10%。

对以上调节器的设计采用工程设计方法。

a、电流调节器的设计：

根据工程设计的方法将电流环校成典型Ⅰ系统，典型Ⅰ系统的跟随性较好，超调量较小。

Tå

i=TOi+TS

=0.0037s。

KI=

1

2Tå

i

=135.1；

Tl



=0.03S

；

Ki

=1.013

т=0.03

根据上述的设计参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为σ=4.3%<

5%，符合设计要求

动态框架图：

b、转速环的设计：

根据工程的方法设计转速环：

1

令h=5;

T=

KI

+TON

=0.0074+0.01=0.0174S

,т=hT=5*0.0174=0.087S;

KN=

h+12h2Tå

N

=396.4,,Kn=11.7,

三、实验图形及数据分析

a、电流环调节器分析：

KT=0.5时，

当Ki=1.03,т=0.03时的电流的波形：

KT=0.25时，电流环输出的波形：

从波形中可以看出此时的电枢电流没有超调量，存在稳态误差。

KT=1.0时，电流环输出的波形：

此时的超调量较大，但上升时间快。

总结：

从以上各电流环的图形得出KT越大时上升时间越快，但同时超调量也比较大，当KT=0.5时，各项动态参数较合理。

b、转速环的图形：

取 KT=0.5，h=5时情况下，空载起动时波形：

满载运行时起动的波形：

抗干扰性的测试：

四、思考题：

1、为什么电流环的最大值小于设定的最大值？

答：

因为电流环存在电枢反电动势的扰动，此扰动为线性增长，相当于斜坡信号，电流环为典型的Ⅰ型系统存在误差，。