转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真.doc

电力拖动自动控制系统 运动控制系统 姓 名：李小方 学 号：030840517 实验时间：2010-11-10 实验地点：自动控制实验室 指导教师：耿东山 一、 实验目的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®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Model Explorer 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Embedded MATLAB 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,Rapid Accelerator)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,=0.132.min/r,允许过载电流倍数=1.5；晶闸管装置的放大系数：电枢回路总电阻：R=0.5；时间常数：电流反馈系数：=0.05V/A;转速反馈系数=0.007V.min/r;设计要求：设计电流调节器，要求电流超调量5%。 要求转速无静差，空载起动到额定转速超调量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系统，典型系统的跟随性较好，超调量较小。=135.1； ； =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 =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：令h=5;T= ,=hT=5*0.0174=0.087S;,Kn=11.7,动态框架图：三、实验图形及数据分析a、 电流环调节器分析：KT=0.5时，当=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