《MATLAB工程应用》转速单闭环直流调速系统仿真

《MATLAB工程应用》转速单闭环直流调速系统仿真一、选题背景晶闸管开环直流调速系统启动电流大，转速随负载变化而变化，负载越大，转速降落越大，因此，无法在负载变动时保持转速的稳定，影响生产。为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(单闭环或双闭环)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统;对调速指标要求高的场合，采用双闭环系统。按反馈的方式不同，可分为转速反馈、电流反馈、电压反馈。在单闭环系统中，般采用转速反馈。二、原理分析转速单闭环直流调速系统原理如REF_Ref14725\h图1转速单闭环直流调速系统原理图所示。REF_Ref14725\h图1转速单闭环直流调速系统原理图中将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经过速度变换后接到电流调节器的输入端，与给定的电压U;相比较经放大后，得到移相控制电压信号Uc，用作控制整流桥的触发电路，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变整流桥的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。图SEQ图\*ARABIC1转速单闭环直流调速系统原理图该系统在电机负载增加时，转速n将下降，转速反馈Un减小，导致转速的偏差ΔUn。将增大（Δ三、过程论述利用Simulink建立有静差的转速单闭环直流调速系统仿真模型。该系统由给定信号、速度调节器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机、速度反馈等部分组成。与开环直流调速系统相比，二者的主电路就基本相同，系统的差别主要在控制电路上。图SEQ图\*ARABIC2有静差的转速单闭环直流调速系统仿真模型REF_Ref24789\h图2有静差的转速单闭环直流调速系统仿真模型中的二极管桥模块参数设置如REF_Ref24979\h图3二极管参数设置。在整流桥后面并一个二极管桥，主要是为了加快电动机的减速过程,同时避免在整流桥输出端出现负电压而使波形畸变。后面其他的单环系统也使用了这样的二极管，作用是一样的。图SEQ图\*ARABIC3二极管参数设置仿真中根据需要，在控制电路中增加了限幅器、偏置、反相器等模块。转速给定信号参数设置为100。如REF_Ref25674\h图4转速给定信号Constant参数设置所示。图SEQ图\*ARABIC4转速给定信号Constant参数设置有静差调速系统的速度调节器采用比例调节器，设置为15，如REF_Ref30011\h图5比例调节器参数设置。图SEQ图\*ARABIC5比例调节器参数设置限幅器参数设置如REF_Ref26536\h图5限速器Saturation参数设置所示，将限幅器的上下幅值设置为180,0，用加法器加上:偏置“-180”后调整为0，−180，再经过反相器转换为180,0。这样就可将速度调节器的输出限制在使同步脉冲触发器能够正常工作的范围内了。图SEQ图\*ARABIC6限速器Saturation参数设置四、结果分析将仿真参数的Starttime设置为0，Stoptime设置为2s，仿真算法采用ode23s。其他默认参数。单击仿真快捷键图标，启动仿真程序。图SEQ图\*ARABIC7仿真参数设置图SEQ图\*ARABIC8有静差的转速单闭环直流调速系统的转速波形REF_Ref32463\h图8有静差的转速单闭环直流调速系统的转速波形为有静差转速单闭环直流调速系统的转速曲线。转速接近指令值，但有静差，而且转矩增大后，静差也加大。五、课程设计总结晶闸管开环直流调速系统：启动电流火的牧速及负我交化的影响大，无法在负载变动时保证转速的稳定，影响生产。有静差转速负反馈单闭环直流调速系统：稳态时转速只能接近给定转速值，而不可能完全等于给定转速值，即有静差。无静差转速负反馈单闭环直流调速系统：系统中采用PI调节器，完全消除了转速降落，实现转速无静差调节。通过本次课程设计我了解到了单闭环和双闭环系统的使用场合，学习会了利用反馈控制理论的直流调速原理。在仿真过程中遇到的问题诸如连线按照教材示图连线，但始终不能出现正确的图像，后来修改了直流电源的参数，便出现了正确的图像。不断尝试，不断设置参数的方法给我以后利用Matlab仿真软件很大的鼓舞。参考文献［1］《电力系统的MATLAB