基于MATLAB的调压调速控制系统的仿真研究（课堂PPT）

基于MATLAB的调压调速控制系统的仿真研究,答辩人：班级：学号：,1,2020/5/19,目录,毕业设计的任务直流调速系统的组成与工作原理单闭环调速系统的仿真与分析双闭环系统中转速与电流调节器的设计双闭环系统的仿真与分析,2,2020/5/19,一.毕业设计的任务,掌握直流调速系统的工作原理及构成。研究直流调速系统的静态特性和动态特性。3.设计双闭环调速系统中转速与电流调节器，进行方案论证，确定设计方案。4.根据设定方案利用MATLAB做出系统仿真图，包括单闭环和双闭环系统，进行仿真研究。,3,2020/5/19,二.直流调速系统的组成与工作原理,开环调速系统的原理图,电力电子变换器:直流电动机:开环调速系统的机械特性为:,1.开环调速系统,4,2020/5/19,2.单闭环直流调速系统,单闭环直流调速系统的原理图,5,2020/5/19,开环系统与闭环系统的机械特性图,6,2020/5/19,三.单闭环调速系统的仿真与分析,1.单闭环系统的动态数学模型,PI控制的直流调速系统的动态结构框图,7,2020/5/19,2.单闭环调速系统仿真参数,直流电动机：额定电压：，额定电流：,额定转速：，电动机电势系数：,晶闸管装置的放大系数：,滞后时间常数：,电枢回路总电阻：，电枢回路电磁时间常数：,电力拖动系统机电时间常数：,转速反馈系数：,对应额定转速时的给定电压：,系统各环节的参数如下：,8,2020/5/19,PI控制的单闭环直流调速系统的仿真模型,9,2020/5/19,仿真波形图,如左图所示就是根据上个仿真模型仿真出来的转速响应图，其中=0.5，=10。,10,2020/5/19,1.同时改变与的值,11,2020/5/19,2.保持不变，改变的值,12,2020/5/19,3.保持不变，改变的值,13,2020/5/19,四.双闭环系统中转速与电流调节器的设计,1.双闭环系统的组成,14,2020/5/19,2.电流调节器的设计,双闭环直流调速系统的整流装置采用三相桥式电路，基本参数如下：直流电动机：额定电压=220V，额定电流=136A,额定转速n=1500r/min，电动机电势系数=0.228Vmin/r，允许过载倍数=1.5；晶闸管装置的放大系数：=50；电枢回路总电阻：R=0.5；时间常数：=0.03s，=0.18s；电流滤波时间常数：=0.002s电流调节器的最大输入电压：*=10V要求电流超调量5%。,15,2020/5/19,1）计算电流反馈系数：2）确定时间常数：（1）三相桥式晶闸管整流器的平均失控时间：（2）电流环小时间常数之和：3）选择电流调节器结构：按典型I型系统设计电流调节器，电流调节器采用PI型电流调节器。4）计算电流调节器参数：电流调节器超前时间常数：=0.03s；电流环开环增益：要求5%，则应取=0.5，因此135.1于是，ACR的比例系数=0.81。5）校验近似条件：电流环截止频率：=135.1（1）晶闸管整流装置传递函数,16,2020/5/19,（2）忽略反电动势变化对电流环动态影响（3）电流环小时间常数近似处理6）计算调节器电阻和电容：电流调节器原理图如下图所示：,电流调节器原理图,取=40，则：=32.4取32k=0.93取0.93uF=0.2取0.2uF,17,2020/5/19,3.转速调节器的设计,系统的基本参数如下：,转速滤波时间常数=0.01s,，转速调节器的最大输入电压=10V，要求转速无静差，空载启动到额定转速时的转速超调量10%。,1）计算转速反馈系数：=0.0072）确定时间常数：（1）电流环等效时间常数：=0.0074（2）转速小时间常数之和：=+=0.01743）选择转速调节器结构：按典型II型系统设计转速调节器，转速调节器采用PI型调节器。4）计算转速调节器参数：转速调节器超前时间常数：=h=0.087s；转速环开环增益：=396.4,18,2020/5/19,于是，可求得ASR的比例系数为：=20.25）校验近似条件：,转速环截止频率：=34.5（1）电流环传递函数简化条件=63.7（2）转速环小时间常数近似处理条件=38.7,6）计算调节器电阻和电容：,转速调节器原理图,取=40k，则：,取810k,取0.1uF,取1uF,19,2020/5/19,7）校验转速超调量,校验时，应该按ASR退饱和的情况计算超调量。在退饱和的情况下，调速系统空载启动到额定转速时的转速超调量应按下列式子计算：,Z是负载系数，假设理想空载启动时，z=0，且当h=5时，查表得：=81.2%，则,20,2020/5/19,1.双闭环调速系统的实际动态结构图,双闭环调速系统的动态结构图,五.双闭环系统的仿真与分析,21,2020/5/19,1.电流环的仿真,电流环的的仿真模型,22,2020/5/19,如左图所示就是根据上个仿真模型仿真出来的转速响应图，其中KT=0.5。下面，改变调节器的参数值，观察转速响应图有何变化。,电流环的仿真结果,23,2020/5/19,1.同时改变与的值,24,2020/5/19,2.单独改变的值,25,2020/5/19,2.单独改变的值,26,2020/5/19,2.转速环的仿真,转速环的的仿真模型,27,2020/5/19,转速环空载起动波形图,如左图所示就是根据上个仿真模型仿真出来的转速、电流响应图。下面，改变调节器的参数值，观察转速响应图有何变化。,28,2020/5/19,1.同时改变与的值,29,2020/5/19,2.单独改变的值,30,2020/5/19,3.系统满载起动时的仿真图,31,2020/5/19,4.检查系统的抗负载能力,Step1的finalvalue是60,Step1的finalvalue是10