系统建模与仿真仿真作业结果

Simulink仿真依据以上的解析论证，将已求得的个函数参数带入动向构造图中，初步获得图3动向构造图。图3依据理论获得的各参数设计后可获得理论设计条件下输出转速曲线图4。图4能够清楚地看出，输出转速有很大的超调最大可达84.1%，调整时长为2.65s之久，这是我们所不可以接受的。速度调理器的设计参数与实质调试结果相差比较大，使系统对负载扰动惹起的动向速降（升）缺少有效的克制能力，存在起动和制动过程中超调量大，突加（减）负载时，动向速降（升）大等弊端。所以，我们对ACR和ASR的参数进行整定，特别是速度控制器的参数。我们就对其作出了合适的调整，将速度控制器的传达函数改成，将电流调理器的传达函数改为。自然，这是需要时间和经验的。校订后的动向构造图如图5所示图5校订后的输出转速曲线如图6所示图六电流环跟从性能仿真切验如上文所述：电流环的作用就是保持电枢电流在动向过程中不超出同意值，在突加控制作用时不希望有超调，或许超调量越小越好。这就需要我们对电流环的跟从性能加以解析。将电流环从系统中分别出来（将电枢电压对电流环影响当作是扰动）。电流环模型如图7所示：图7经过以下命令能够获得电流环的bode图和nyquist图以及电流环的单位阶跃响应。[num,den]=linmod('current_loop')sys=tf(num,den)figure(1)margin(sys)[mag,phase,w]=bode(sys);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w)Figure(2)Nyquist(sys)Figure(3)Step(sys)我们还能够获得以下的数据:gm=4.2925pm=47.7281wcg=345.3056cp=164.6317剪切频次ωc=164.6317rad/s；相角相对裕度δ=47.7281°；-∏穿越频次ωg=345.3056rad/s幅值相对裕度Lh=20lg（4.2925）=12.65dB图8电流环的bode图图9电流环的nyquist图图10电流环的单位阶跃响应从图8与9种能够看出我们设计的电流环控制器是正确的，电流环是稳固的，根据剪切频次就能够看出电流的响应很快，即跟从性很好。从图10中能够更直接的看到这一点。在图20中还能够看出电流环的超调量很小（3.6%）与过渡过程时间很短（0.07s）。转速环抗扰性能仿真为了对转速环抗扰乱能力进行更为仔细的解析，我们将动向图做了以下的调整：图11转速环与系统输出对照图12图13图14分别为ASR的输出与电动机转速动向特征仿真结果，ACR的输出与电动机转速动向特征仿真结果以及电动机电流与电动机转速动向特征仿真结果。图12ASR的输出特征图13ACR的输出特征图14电动机电流特征（2）仿真结果解析由图12、13、14可见，系统地工作过程可归纳为以下几点：1）ASR从起动到稳速运转的过程中经历了两个状态，即饱和限幅输出与线性调理状态；2）ACR从起动到稳速运转的过程中制工作在一种状态，即线性调理状态；3）该系统关于起动特征来说，已达到预期目的；4）关于系统性能指标来说，起动过程中电流的超调量为5.3%，转速的超调量为21.3%。这与理论最正确设计有必定差距，特别是转速超调量略高一些。抗扰性能解析实验中我们选用Starttime=0.0，Stoptime=5.0，仿真时间从0s到5.0s。扰动加入的时间均为3.5s。一般状况下，双闭环调速系统的扰乱主假如负载突变与电网电压颠簸两种。图15、绘出了该系统电动机转速在突加负载（I=12A）状况下电动机电流Id与输出转速n的关系；图16、17分别绘出了电网电压突减（U=100V）状况下晶闸管触发整流装置输出电压Ud0、电动机两头电压Ud，与输出转速n的关系。图15突加负载抗扰特征图16电网电压突加的抗扰性能图17电网电压突减的抗扰性能经过仿真解析，关于该系统的抗扰性能，我们可有以下几个结论：1）系统对负载的大幅度突变拥有优秀的抗扰能力，在I=12A的状况下系统恢复时间为tf=1.2s。2）系统对电网电压的大幅颠簸也相同拥有优秀的抗扰能力。在U=100V的状况下，系统恢复时间为tf=0.15s。3）与理想的电动机的起动特征对比较，该系统的起动和恢复时间显得略长一些（轻载状态下靠近4s）。实验总结本次建模拟真切验，按我的理解是一个多学科交错的综合性实验，在整个实验过程中，激起了我对电机学，运动控制理论的理论回想，关于双闭环系统有了更为深刻的认识。从数学建模开始从原理进行解析学习，自然本次实验的中心思想仍是关于仿真切验的训练，Simulink的仿真练习，对各模块的仿真有了更多的认识。系统性的进行了仿真练习加深了我对仿真模型的认识与理解。我们小组在实验早期在找寻打破口的地方发生了歧义，最后在运动控制系统的第二章和第三章中找到了灵感，利用MATLAB上的SIMULINK仿真平台对直流调速系统进行理论设计与调试，使得系统的性能解析过程简单且直观。经过对系统进行仿真，能够正确地认识到理论设计与实质系统之间的误差，逐渐改良系统构造及参数，获得最优调理器参数，使得系统的调试获得简化，缩短了产品的开发设计周期。在关于PID控制方面的有了进一步的学习与认识。在这方面老师的帮助起到了十分重要的作用。测偏纠偏的过程是本次实验的要点也是难点，每个系统的ASR转速调理器的传达函数都有所不一样所以关于这里