转速反馈单闭环直流调速系统仿真

转速反馈单闭环直流调速系统仿真题目：转速反馈单闭环直流调速系统仿真直流电机模型框图如下图所示，仿真参数为R=0.4，T=0.00833，T=0.045，Ce=0.25。lm本次仿真采用算法为ode45，仿真时间3s。图1直流电机模型1、开环仿真：用Simulink实现上述直流电机模型，直流电压Ud0取500V,d00〜1.5s,电机空载，即Id=0；d1.5s〜3s,电机满载，即I,=100A。d画出转速n的波形，根据仿真结果求出空载和负载时的转速n以及静差率s。改变仿真算法，观察效果(运算时间、精度等)。-ffl200015001000*Scope口 -ffl200015001000*Scope口 X：cde113cde23cde45cde23空载转速n=2000r/min负载转速n=1840r/min静差率s=(2000-1840)/2000=0.08使用各种算法对于本例来说差别不大，各算法所用时间如下所示。ode453.011sode23 2.493sode1132.406s由此可见，ode45算法运算时间较长，ode23与ode113的时间较短，查阅资料发现ode45仿真精度最高，ode23与ode113精度较低。

2、闭环仿真：在上述仿真基础上，添加转速闭环控制器，转速指令为2000rpm,0〜1.5s,电机空载，即Id=0；d1.5s〜3s,电机满载，即I,=100A。d(1)控制器为比例环节：试取不同kp值，画出转速波形，求稳态时n和s并进行比较Kp=1 Kp=23Scope- □ X3Scope- □ XCursorMeasurements 』►Settings▼MeasurementsTimeValue1|0.7601.598e+032|2.2501.568e+03AT1.500sAY2.964e+011/AT666.667mHzAY/AT19.758(/s)Kp=4Kp=8Kp=4Kp=8稳态时的转速n由图中表格可以读出，分别是1568r/min、1760r/min、1874r/min、1932r/min。静差率分别为0.01854、0.1001、0.00435、0.00408。(2)控制器为比例积分环节，设计恰当的kp和k［值，画出转速波形、电机端电压波形和电枢绕组电流波形，求出静差率、超调量、响应时间和抗扰性。结合《自动控制原理》相关知识，对结果进行分析。

转速图形电枢电流波形ER电压波形分析：静差率为零、超调量1.718%、响应时间约为514ms和抗扰性(2000-1959)/2000=0.0205。两种控制器的比较：采用比例控制电路进行调速，kp越大，系统精度越高，但kp过大，将降低系统稳定性，使系统动态不稳定。进一步分析静差产生原因，如仅仅使用比例控制，系统为零型系统，只能有差跟踪阶跃信号，跟踪误差ess=l/(1+kp),即近似于kp成反比，永远不可能消除静差，因为输入误差是维持系统运行的基础，必然要产生静差，如果想要消除系统误差，必须寻求其他控制方法，比如积分或者比例积分控制方法。加上积分控制后，系统变为一型系统，可以误差跟踪阶跃信号。采用积分调剂控制，转速在稳态时可以与给定的转速相一致，系统仍有控制信号，保持系统稳定运行实现无静差调速。从无静差角度积分控制优于比例控制，但从快速性上分析，积分控制又不如比例控制。在同样的阶跃下，比例调节器的输出可以立即响应，而积分输出只能逐渐变化。采