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,。
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- 关 键 词:
- 转速 电流 反馈 控制 直流 调速 系统 仿真