直流电机转速控制的matlab实验

1、精选优质文档-倾情为你奉上2012/2013学年第一学期精密测控与系统期末大型作业成绩评分表：问题1问题2问题3问题4问题5问题6总分10分15分15分20分20分20分100分日期： 2012 年 11 月 题目与要求：直流电机转速控制问题，直流电动机物理模型如下图所示。V+-RL+-T电动机产生的转矩与电枢电流成正比，即：，电枢绕组的反电动势与转速成正比，即：，牛顿第二定律：，其中为电机轴上的转动惯量。已知：转动惯量：，机械系统摩擦系数：，电动机力矩系数：，电阻：，电感：。假设电机转动系统刚性，输入量为直流电压，输出量为电机转速。问题1：建立该系统的时域数学模型。问题2：给出该系统的传递函

2、数，用Matlab计算该系统的阶跃响应曲线，给出阶跃响应的特征参数。问题3：建立该系统的状态空间表达式，用Matlab计算该系统的阶跃响应曲线。问题4：加入速度反馈及PID控制器环节，使系统性能达到:（a） 建立时间<2s;（b） 超调量<5%;（c） 稳态误差<1%.问题5：采用下图所示的模糊控制系统Vee+-设定转速输出转速模糊控制器直流电机d/dt系统中的模糊控制器是一个双输入单输出型的控制器，输入变量为转速的误差e和转速误差的变化率e，输出为直流电压的增量V。请选用合适的隶属度函数，建立该系统的模糊控制规则库，对电机的转速进行控制使期望转速为1000r/min，建立时

3、间<2s;超调量<5%;稳态误差e<±1.0%。问题6：通过这个大型作业，谈谈你对本课程的学习心得和体会，以及对本课程授课方式的建议和改进。一、 建立该系统的时域数学模型其中，T：负载转矩：负载电流拉式变换：化简消去中间量得：再对上式拉式反变换得到系统的时域数学模型为：二：给出该系统的传递函数，用Matlab计算该系统的阶跃响应曲线，给出阶跃响应的特征参数。（1） 求传递函数：由第一问中得到又已知， ，带入上式可得到系统的传递函数为：（2）用matlab得出该传递函数的阶跃响应曲线，截图如下：（2） 由图得到阶跃响应的特征参数： 阶跃响应曲线输出值达到63.3%时时

4、间为0.612s.而当t趋近于无穷，即s趋近于零时，时间为3s.三：建立该系统的状态空间表达式，用Matlab计算该系统的阶跃响应曲线。（1） 建立状态空间表达式将ABCD代入方程得到该系统的状态表达式：（2） 用matlab计算阶段响应曲线，截图如下：四：加入速度反馈及PID控制器环节，使系统性能达到:（d） 建立时间<2s;（e） 超调量<5%;（f） 稳态误差<1%.修改PID参数。最后当比例系数为50，积分系数为0.2，积分系数为55时达到要求，图形较为可关。五、用下图所示的模糊控制系统Vee+-设定转速输出转速模糊控制器直流电机d/dt系统中的模糊控制器是一个双输入

5、单输出型的控制器，输入变量为转速的误差e和转速误差的变化率e，输出为直流电压的增量V。请选用合适的隶属度函数，建立该系统的模糊控制规则库，对电机的转速进行控制使期望转速为1000r/min，建立时间<2s;超调量<5%;稳态误差e<±1.0%。(1) 先搭建simulink图(2) 设置模糊控制器：输入量E 基本论域：-1%1% 量化论域：-33 词集：NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB 输入量Ec 基本论域：-1%1% 量化论域：-33 词集：NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB 输出量output1 量化论域：-33 词集：NB、NM、NS、Z、PS、PM

6、、PB（3） 模糊控制器建立，再matlab主菜单下输入fuzzy即可调出模糊工具箱界面。 点击View菜单中的Rules选项可以打开模糊规则观察器，观察模糊推理系统的输入，输出情况。六、总结这次的课程跟以往的形式很不一样，我们不需要考试，但是却更考验我们对知识的掌握跟应用了。刚看到题目的时候根本无从下手，只好先把课本完全看了一遍，对模糊控制的内容更是看了很多遍，还是有点不清不楚，就决定采取边做边遇到问题边解决。前面几个问题还算简单，因为考研正在复习自动控制原理，所以也没花很多时间，但是在做的过程中我却对matlab软件的使用很陌生，又把以前的实验教科书拿出来看了，对一些函数的语言都清楚了才做。到了后来的模糊控制还是面临很大的问题，上网查询了很多资料，看了别人做过的例子，模仿着别人做，并且和同学一起讨论了很久，最终大体完成，但还是存在着一些问题。 对这个课我的建议是采取平时作业跟大作业相结