转速闭环控制直流调速系统的仿真

实 验 报 告院系： 电气与控制工程学院 专业： 电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 实验项目名称： 转速闭环控制直流调速系统的仿真 指导教师： 实验日期：2017年9月28日 实验目的：1. 构建调速系统平台。利用MATLAB/Simulink中利用相关模块或者组合加以实现。2. 仿真转速调节器PI调节器，PWM变换器。3. 通过改变比例系数KP以及积分时间常数的值来研究KP和对比例积分控制的直流调速系统的影响。实验内容及步骤：1. 按照仿真模型图搭建搭建转速闭环控制直流调速系统仿真平台，其中转速调节器采用PI调节器，电动机采用PWM变换器供电。按照功能把仿真平台分为转速给定、ASR调节器、PWM模块、H桥、电动机五个部分。2. 转速单闭环调速系统各环节参数如下:直流电动机：型号为Z4-132-1,额定电压UN=400V,额定电流Idn=52.2A。额定转速为2610r/min,反电动势系数Ce=0.1459Vmin/r,允许过载倍数=1.5。PWM变换器开关频率:8kHz。放大系数Ks=538/5=107.5。电枢回路总电阻R=0.368。时间常数：电枢回路电磁时间常数T1=0.0144s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.18s，转速反馈系数=0.00383Vmin/r，对应额定转速时的给定电压Un*=10V。3. 仿真参数的设置。选中Simulink模型窗口的SimulationConfiguration Parameters菜单项。打开如图所示的对话框，按照图中所示设置仿真时间和数值求解器参数，其中的Start time和Stop time栏目分别允许填写仿真的起始时间和结束时间，把默认的结束时间从0.0改为8，采用变步长仿真，需要注意的是：为了在一个PWM周期里进行几次数值求解,最大仿真步长不宜过大，这设置为1e-5。4. 仿真过程的启动。单击启动仿真工具条的按钮或选择SimulationStart菜单项，则可启动仿真过程，在双击示波器模块就可以显示仿真结果。5. 再一次的启动仿真过程，然后启动Scope工具条中的按钮自动刻录，它会把当前窗口中信号的最大和最小值设为纵坐标的上下限，从而得到了图所示的清晰图形。可以看到收到转速指令后，电流快速增加，转速上升，最后转速稳定在给定转速。仿真模型搭建：仿真结果实验项目名称： 转速、电流双闭环控制直流调速系统的仿真 指导教师： 实验日期： 2017年9月28日 实验目的：1. 设计高性能的转速，电流双闭环直流调速系统2. 通过MATLAB仿真软件构建双闭环直流调速系统仿真平台3. 观测转速，电流的仿真波形，检查系统控制性能，并对参数做进一步调整实验内容及步骤：1. 搭建电流环仿真模型如图1所示，直流电动机采用PWM控制直流电源供电，用一阶惯性环节对其建模，电流调节器采用PI调节器，为减小退饱和超调量，进行积分限幅和输出限幅。2. 搭建转速环仿真模型如图2所示，为了在示波器模块中反映出转速与电流的对应关系，仿真模型从Signal Routing组中选用了Mux模块来把几个输入聚合成一个向量输出给Scope，可以在Number of inputs栏目中设置输入量的个数。Step1模块是用来输入负载电流的。仿真模型搭建：图1 电流环的仿真模型图2 转速环的仿真模型仿真结果图3-1无超调仿真结果（电流环）图3-2超调量较大仿真结果（电流环）图4-1 无超调仿真结果（转速环）图4-2超调量较大仿真结果（转速环）数据处理 有超调仿真 无超调仿真小结由以上仿真图形分析可得：只有电流环的时候，系统上升速度比较快，并且稳定时无静差；双闭环的时候，系