[论文精品]基于matlab_的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真1题目设计一个转速电流双闭环直流调速系统，采用双极式H桥PWM方式驱动，已知电机的参数额定功率200W；额定电压48V；额定电流4A；额定转速500R/MIN；电枢回路总电阻R8；允许电流过载倍数2；反电动势系数EC004VMIN/S；电气时间常数00087（注老师给定值为0008）机电时间常数049（注老师给定值为05）电流反馈滤波时间常数OIT02MS；转速反馈滤波时间常数ONT1MS；要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压IMUNMU10V，两调节器的输出限幅电压为10V；PWM功率变换器的开关频率F10KHZ，放大倍数KS48。对该系统进行动态参数设计，设计指标稳态无静差；电流超调量5I；空载启动到额定转速时的转速超调量25过渡过程时间TS05S。2计算电流和转速反馈系数RVRVNUAVAVIUNMIMMIN/020MIN/50010/2514210MAXNOM3电流环设计参数计算小参数环节近似处理111001SSSTTTOISI000300002000010电流调节器设计WACRSKIIS1ISACR的超前时间常数ITL00087S电流环开环增益STKTKIIIII/171666000305050505，因此，应取要求333301984251870087071666SIIIKRKKACR的比例系数为于是，检验CIKI16667113TS130000133333,所以满足CI13TS；231TMTL31000870494595,所以满足CI31TMTL；3131TSOI13100001000022357,所以满足CI131TSOI。绘制电流环等效前后的BODE图在SIMULINK中分别连接系统的框图图11图12在命令窗中输入FIGURE1A,B,C,DLINMODMY_DL_BODESYS1SSA,B,C,DMARGINSYS1GRIDONFIGURE2A,B,C,DLINMODMY_DLEQ_BODESYS2SSA,B,C,DMARGINSYS2绘制出频率特性曲线图21图22图21为小参数环节合并后的电流BODE图，图22是未经小参数环节合并后的电流BODE图。可以看出，两条曲线在频率较低时相吻合，在高频段有较大误差，但是对于一般的机械系统，是满足要求的。又近似曲线，幅值裕度为无穷大，这是不对的，应该在不合并小参数环节的曲线上读取，因为此时系统在高频段。绘制电流环的闭环单位阶跃响应曲线连接电流环闭环图3输入下面的程序A,B,C,DLINMODMY_BLCLSYSSSA,B,C,DSTEPSYS,03图41图41为未经小参数环节合并的电流单位阶跃响应曲线。可以看出超调量P较大，考虑适当减小KI以增大阻尼比，取KI12（此时对应的KI10345），这是的阶跃响应为图42所示。图42图43图43为经小参数环节合并后的并经过参数调整的电流环单位阶跃响应曲线。4转速环设计970001608702052590040251621694001605215212222NMENNNRTHTCHKASRTHHK的比例系数于是，转速环开环增益SHTHSSKSWSTTTSTNNNNNASRONINI0080001605,51001602000602则好的原则，取按跟随性和抗扰性都较转速调节器设计小时间常数近似处理电流环等效时间常数时间常数在SIMULINK中作出转速环的结构框图图5图62图62图61和图62为小参数环节合并后的转速环BODE图和未经小参数环节合并后的转速环BODE图。5总体的调整与综合初步仿真出来的结果又两个问题一、加上饱和限幅环节后，系统振荡严重，在最开始的时间里经过十分多次的饱和退保和再保和调整，使得最后得到的转速输出一直在振荡（但是是收敛的振荡，即在某一小范围内振荡），为了解决这个问题，首先适当可以提高限幅器的钳位值，以减小饱和退保和再保和的调整频率和次数；其次，发现适当改变一些参数（如减小ASR与ACR的放大倍数）可以抑制其后信号的超调量。经过反复调整后，在钳位值较大的以及区较小的调节器放大倍数情况下，在SIMULINK中进行连接、仿真图7图五为小参数环节合并后的转速环单位阶跃响应曲线和未经小参数环节合并后的转速环单位阶跃响应曲线。5SIMULINK工具箱仿真1阶跃信号下的动态性能图7输入UN25V,负载电流IDL35A时，转速最后输出的结果电流调整的过程其二、在调整的过程中发现了ASR的放大倍数和时间常数对最后转速的超调量有较大的影响，因为题目中限制了转速的超