实验3-转速-电流双闭环直流调速系统

实验实验 3 转速 电流双闭环直流调速系统仿真转速 电流双闭环直流调速系统仿真 一 实验目的一 实验目的 1 掌握转速 电流双闭环直流调速系统的基本原理 2 掌握运用 MATLAB Simulink 仿真软件建立转速 电流双闭环直流调速系统的仿真数学模 型 并具有一定的数据分析能力 二 实验原理及步骤二 实验原理及步骤 1 被控对象原始数据 课本例 被控对象原始数据 课本例 2 1 2 2 1 直流电机数据 VUN220 AIN136 min 1460rnN 允许过载倍数 rVCemin 132 0 5 1 2 三相晶闸管整流装置 40 s KsTs0017 0 3 电枢回路总电阻 电枢回路电磁时间常数 机电时间常数 5 0RsTl03 0 转速反馈系数 电流反馈系数 电sTm18 0 rV min 007 0 rV min 05 0 流滤波时间常数 转速滤波时间常数 对应额定转速时的给定电sToi002 0 sTon01 0 压 VUn10 max 2 电流环的仿真分析 电流环的仿真分析 1 电流环的数学模型如下 电流环的数学模型如下 i U 1 1 sToi ACR 1 sT K s s 1 1 sT R l sT R m 1 sToi sIdL sE sUc sUd sId sE 2 仿真模型的建立 仿真模型的建立 注意 建立模型时 忽略负载电流 即认为电机空载运行 3 参数设置 参数设置 1 先设置被控对象参数 见原始数据 2 PI 调节器中 积分器有限幅作用 上限为 10 下限为 013 1 p K77 33 i K 10 整个 PI 调节器输出也有限幅作用 因此加一个限幅器 Saturation 上限为 10 下限为 10 见下图 3 给定信号为阶跃信号 阶跃时间为 0 初始值为 0 终值为 10 即转速调节器饱和 电流达到最大值 4 仿真时间设为 0 05 秒 5 仿真结果见下图 由上图可知 a 此时转速调节器饱和 电流输出达到最大值 约为 195A 额定值为 136A 此时相 当于转速的加速度最大 速度上升最快 b 电流超调量约为 5 满足要求 3 双闭环的仿真分析 双闭环的仿真分析 1 转速电流双闭环系统数学模型如下 转速电流双闭环系统数学模型如下 双双闭闭环环调调速速系系统统的的动动态态结结构构框框图图 2 仿真模型的建立 仿真模型的建立 3 参数设置 参数设置 1 先设置被控对象参数 具体数据见原始数据 2 转速给定环节为阶跃信号 阶跃时间 0 初始值 0 终值 10 3 转速 PI 调节器参数 积分器有限幅作用 上限为 10 7 11 p K48 134 i K 下限为 10 整个转速调节器输出也有限幅作用 因此加一个限幅器 Saturation 上限为 10 下限为 10 4 电流调节器参数与电流环的仿真参数一样 5 用一个阶跃信号给系统加额定负载 阶跃时间 1 初始值 0 终值 136 额定负载电 流 6 仿真时间为 1 5 秒 仿真结果见下图 由上图可知 a 起动时 电流迅速达到最大值 约为 200A 此时电机的转速以最大加速度快速上升 b 大约在 0 35 秒处 转速达到给定值 电流下降 经过一定震荡后 转速达到额定值 1460r min 此时因为空载运行 电流降低为