基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真Word文档下载推荐.docx
《基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真Word文档下载推荐.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
机电时间常数Tm=0.5;
电流反馈滤波时间常数Toi=0.2ms;
转速反馈滤波时间常数Ton=1ms;
要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压U⑴-Uim-10V；
两调节器的输出限幅电压为10V;
PWM功率变换器的开关频率f=10kHz;
放大倍数Ks=4.8。
试对该系统进行动态参数设计，设计指标：
稳态无静差；
电流超调量G士5%
空载起动到额定转速时的转速超调量二＜25%;
过渡过程时间ts=0.5s。
.设计过程
1.计算电流和转速反馈系数
*
电流反馈系数：
一：
二也10V1.25V/A；
丸Inom2汉4A
转速反馈系数：
：
=Unm10V—=0.02Vmin/r
nmax500r/min
2.电流环的动态校正过程和设计结果
（1）确定时间常数
由已知条件知滤波时间常数T°
i=0.2ms=0.0002s，按电流环小时间常数环节的
近似处理方法，取
（2）选择电流调节器结构
电流环可按典型I型系统进行设计。
电流调节器选用PI调节器，其传递函数
为
（3）选择调节器参数
超前时间常数==0.008s。
电流环超调量「乞5%考虑，电流环开环增益：
取，因此
于是，电流调节器的比例系数为
（4）检验近似条件
电流环的截止频率
1）近似条件一：
现在，，满足近似条件。
2）近似条件二：
3）近似条件三：
（5）编制MATLAE程序，绘制经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲
线和单位阶跃响应曲线
根据设计过程和结果，建立如下图所示的经过小参数环节合并并简化后的电流环动态结构图。
也可通过编制MARLA程序进行仿真，程序如下：
>
sys0=1/1.25;
sys仁tf（6,[0.00031]）;
sys2=tf（0.125,[0.0081]）;
w=17.78*tf（[0.0081],[0.0080]）;
figure
（1）;
margin（sys1*sys2*w）;
holdon
gridon
figure
（2）;
closys仁sys0*sys1*sys2*w/（1+sys1*sys2*w）;
t=0:
0.0001:
0.0035;
step（closys1,t）;
通过MATLAB仿真，获得如下图所示的经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线：
BodeDiagram
Gm-InfdB⑻Infral/set）rPm■65.Sdegiat152e+0DJrsd/sec}
mp）epg吕mW
1
111
i
1）l
I
!
■■!
99
1p
|
_J_
1J
J_
1）l_
__l_
4
I_4
J■
l_
_i|__
_t
J.
'
d
V
|i1
F
l
11
1'
4
■-
r
11l!
IiI
h4
Ii
«
i7s
11II
h■
hfi
bi
■
1h
1Ii1
iii
ii
i■
iii
81■
ri
in1
经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线
Timefsec）
经过小参数环节合并近似后的单位阶跃响应曲线
6=4.32%5%满足设计
对阶跃响应曲线进行分析，如下图所示，可知电流超调量
指标要求。
D
O
7
0.
5O
gpnllQ長
⑹编制MATLAB?
序，未经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线
根据设计过程和结果，建立如下图所示的未经过小参数环节合并并简化后电流环的动态结构图。
sys0=tf（1,[0.00021]）;
sys仁tf（1.25,[0.00021]）;
sys2=tf（4.8,[0.00011]）;
sys3=tf（0.125,[0.0081]）;
margin（sys1*sys2*sys3*w）;
closys仁sys0*sys2*sys3*w/（1+sys1*sys2*sys3*w）;
0.008;
通过MATLAB仿真，获得如下图所示的未经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线：
未经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线
StepRespofise
未经过小参数环节合并近似后的电流环单位阶跃响应曲线
对阶跃响应曲线进行分析，如下图所示，可知电流超调量6=4.57%5%满足设计指标
要求。
stepResponse
76
O.0.
nV
..3
比较经过经过小参数环节合并近似后的电流环单位阶跃响应曲线和未经过小参数环节合并近似后的电流环单位阶跃响应曲线可知，在满足近似条件的前提下，可以按小惯性环节
的降阶处理方法，将小惯性环节合并成一个惯性环节，从而简化电流环，并且不影响结果。
3.转速环的动态校正过程和设计结果
电流环的等效时间常数2。
转速滤波时间常数。
转速环小时间常数近似处理：
。
（2）选择转速调节器结构
由转速稳态无静差由转速稳态无静差要求，转速调节器中必须包含积分环节；
又根据动态要求，应该按典型n型系统校正转速环，因此转速调节器应该选择pi
调节器，其传递函数为：
h=5时，转速超
按跟随性和抗扰性能均分比较好的原则，又通过校核，发现取
调量丁37.6%25%不符合设计指标要求，故取h=10,则转速调节器的超前时间常
数为
转速开环增益
于是，转速调节器的比例系数为：
（4）校验近似条件
转速环的开环截止频率为
（5）编制MATLAB曲线，绘制经过小参数环节合并近似后的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线
根据设计过程和结果，环动态结构图。
建立如下图所示的经过小参数环节合并并简化后的转速
n=50;
sys仁tf（0.016,[0.00161]）;
sys2=tf（8,[0.020]）;
w=53.71*tf（[0.0161],[0.0160]）;
margin（sys1*sys2*w）;
closys仁n*sys1*sys2*w/（1+sys1*sys2*w）;
0.001:
0.06;
通过MATLAB仿真，获得如下图所示的经过小参数环节合并近似后的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线：
经过小参数环节合并近似后的转速环开环频率特性曲线
经过小参数环节合并近似后的转速环单位阶跃响应曲线
升级会员 