转速、电流反馈控制

物理与电气工程学院课程实践报告转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真姓名******11010**业电气工程及其自动化级电气工程及其自动化*班2011级4■亠4■亠4■亠4■亠4■厶4■亠******年级指导教师成绩2011级4■亠4■亠4■亠4■亠4■厶4■亠******、实践目的1、 进一步学习利用MATLAB下的SIMULINK来对控制系统进行仿真。2、 掌握转速、电流反馈控制直流调速系统的原理。二、实践原理对SIMULINK的简介：Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink。仿真题目要求:某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下直流电动机：220V、136A、1460r/min,C=0.132.min/r,允许过载电流倍数入=1.5；e晶闸管装置的放大系数：K=40;s电枢回路总电阻：R=0.5Q；时间常数：T=0.03s,T=0.18s;lm电流反馈系数：B=0.05V/A;转速反馈系数a=0.007V.min/r;设计要求：设计电流调节器，要求电流超调量oW5%。要求转速无静差，空载起动到额定转速超调量&W10%。对以上调节器的设计采用工程设计方法。a、电流调节器的设计:根据工程设计方法将电流环校成典型I系统，典型I系统的跟随性较好，超调量较小。T二T+T二0.0037s。乙，- OiST=T=0.03SK=1.013m=0.03i根据上述的设计参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为°=4.3%〈5%，符合设计要求动态框架图：b、转速环的设计：确定时间常数电流环等效时间常数丄。取KT=0.5，贝I」：K 1/1丄=2T=2x0.0037=0.0074sK"1T=0.01sT=00.174on Xn设计PI调节器，起传递函数为：W(s)=KnGnS+JASR Tsn计算转速调节器参数按跟随性和抗扰性都较好的原则，取h=5,则ASR的超前时间常数为：T二hT二5x0.0174二0.087sn Xn进而可求得，转速环开环增益：h+1K= - =396.4s-2N2h2T2Xn

可求得ASR的比例系数为：K=(h*1)口=11.7n 2haRT工nA、电流环仿真模型设计图A电流环仿真模型B、转速环仿真模型设计图B转速环仿真模型

三、实验图形及数据分析A、电流环的系统仿真KT=0.5时，按典型I系统的设计方法得到的PI调节器的传递函数为W(s)=1.013+33.33，可以得到电流环阶跃响应的仿真输出的波形：pi s250200150100500.020.030.040.05°0图3-2电流环临界超调输出波形0.0050.010.0150.0250.035250200150100500.020.030.040.05°0图3-2电流环临界超调输出波形0.0050.010.0150.0250.0350.045Timeoffset:0KT=0.25时，按典型I系统的设计方法得到的PI调节器的传递函数为W(s)=0.5067+空9，可以得到电流环阶跃响应的仿真输出的波形：pi s200180160140100806040200.010.020.030.040.05Timeoffset°0图3-3电流环无超调输出波形120k0.0050.0150.025200180160140100806040200.010.020.030.040.05Timeoffset°0图3-3电流环无超调输出波形120k0.0050.0150.0250.0350.045KT=1.0时，按典型I系统的设计方法得到的PI调节器的传递函数为67.567s可以得到电流环阶跃响应的仿真输出的波形：250200150100500.010.020030.04-0.05°00.0050.0150.0250.0350.045图3-467.567s可以得到电流环阶跃响应的仿真输出的波形：250200150100500.010.020030.04-0.05°00.0050.0150.0250.0350.045图3-4电流环超调较大输出波形Timeoffset:0总结：从以上各电流环的图形得出KT越大时上升时间越快，但同时超调量也比较大当KT=0.5时，各项动态参数较合理。B、转速环的系统仿真134.48s1)PI134.48s1)PI调节器按照计算出来结果：。空载起动时波形为图1转速环空载起动输出波形2)满载运行时起动的波形：IZoomY-axisITimeoffset:02)满载运行时起动的波形：IZoomY-axisITimeoffset:0图2转速环满载高速起动输出波形3）抗干扰性的测试：图3转速环的抗干扰输出波四、实践心得:这次课程设计中，我们学到了许多课堂上学不到的东西，尤其是在Matlab仿真上面有很多自己不懂的地方，我在此用了很多时间和精力。本次课程设计让我对《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》的核心内容---转速、电流反馈控制直流调速系统有了更深的理解，对典型I系统设计加深了认识。通过matlab的仿真，使我对双闭环反馈控制的直流调速系统有了直