自控課程設(shè)計(jì)有刷直流電機(jī)速度閉環(huán)仿真研究

1、目錄1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).2課程設(shè)計(jì)應(yīng)到達(dá)的目的3課程設(shè)計(jì)題目及要求3課程設(shè)計(jì)題3課程設(shè)計(jì)要求3課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求4主要參考文獻(xiàn)4課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排5成績(jī)考核方法52.有刷直流電機(jī)模型6有刷直流電機(jī)的物理模型6有刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型6.6電機(jī)的傳遞函數(shù)73. 控制策略研究和仿真8系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)仿真8 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)的MATLAB程序8開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)8對(duì)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的分析9系統(tǒng)的PID校正仿真9軟件仿真單元93.2.2 Simulingk對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析9響應(yīng)曲線(xiàn)的調(diào)節(jié)與分析9軟件仿真結(jié)論274.硬件局部設(shè)計(jì)27設(shè)計(jì)目的27實(shí)驗(yàn)設(shè)備28設(shè)計(jì)原理

2、28設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟28設(shè)計(jì)所測(cè)數(shù)據(jù)29未加干擾時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)29干擾參加后的電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)345.結(jié)論36 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課 程 名 稱(chēng) 自動(dòng)控制原理 院系、部、中心 電力工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 電力082 1、通過(guò)有刷直流電機(jī)速度閉環(huán)仿真及實(shí)物調(diào)試熟悉課程設(shè)計(jì)的根本流程；2、掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模；3、掌握控制系統(tǒng)性能的根軌跡分析或時(shí)域特性分析；4、掌握頻率法校正或根軌跡法校正；5、能夠根據(jù)性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，并完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作；6、學(xué)會(huì)用MATLAB進(jìn)行根本仿真。有刷直流電機(jī)速度閉環(huán)仿真研究1分析系統(tǒng)的工作原理，進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。2選擇系統(tǒng)主電

3、路各元部件。3進(jìn)行觸發(fā)電路、速度環(huán)電路的設(shè)計(jì)，并完成其單元調(diào)試。4構(gòu)成開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，并測(cè)其動(dòng)態(tài)特性。5測(cè)出各環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)及其時(shí)間常數(shù)。6分析單閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。7比擬開(kāi)環(huán)時(shí)和單閉環(huán)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。8軟件仿真局部構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)，并測(cè)其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和提出改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的方法，使得系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)滿(mǎn)足%<20%，0.15s,<0.85s.9. 硬件調(diào)試局部需對(duì)硬件的組成加以認(rèn)識(shí)，對(duì)硬件進(jìn)行接線(xiàn)，將硬件與控制箱進(jìn)行連接，并調(diào)節(jié)使之穩(wěn)定，通過(guò)示波器觀(guān)察后逐步調(diào)節(jié)到達(dá)優(yōu)化設(shè)計(jì)。10對(duì)本課程設(shè)計(jì)提出新設(shè)想和新建議。1.3課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)、圖紙、實(shí)物樣品等要求課程

4、設(shè)計(jì)任務(wù)1復(fù)習(xí)有關(guān)教材、到圖書(shū)館查找有關(guān)資料，了解速度閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。 2總體方案的構(gòu)思 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和條件進(jìn)行認(rèn)真分析與研究，找出關(guān)鍵問(wèn)題。廣開(kāi)思路，利用已有 的各種理論知識(shí)，提出盡可能多的方案，作出合理的選擇。畫(huà)出其原理框圖。 3總體方案確實(shí)定 可從頻域法、跟軌跡法分析系統(tǒng)，并確定采用何種控制策略，調(diào)整控制參數(shù)。4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 搭建系統(tǒng)上的硬件電路，實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。引入閉環(huán)控制，將設(shè)計(jì)好的控制策略實(shí)現(xiàn)其中，根據(jù)實(shí)際響應(yīng)效果調(diào)整參數(shù)直至最優(yōu)，并記錄數(shù)據(jù)。1、薛定宇.反響控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析.北京:清華大學(xué)出版社,2000.2、飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心.MATLAB 7輔助控制

5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真.北京:電子工業(yè)出版社,2005.3、胡壽松.自動(dòng)控制原理.4版.北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2001.4、白繼平，徐德輝. 基于MATLAB下的PID控制仿真【J】.中國(guó)航海，20044：77-80.5、吳素平，劉飛. 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊控制仿真分析【J】.長(zhǎng)沙電力學(xué)院學(xué)報(bào)自然科學(xué)版.2006.4:34-37.起 止 日 期工 作 內(nèi) 容2021年6月20日2021年6月20日6月21日2021年6月 22日6月24 日2021年6月25日認(rèn)識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理分析數(shù)學(xué)建模，控制策略研究和仿真實(shí)物接線(xiàn)和調(diào)試撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)及資料整理撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)及資料整理1、考核

6、方法：平時(shí)表現(xiàn)，設(shè)計(jì)成果，辯論表現(xiàn)。2、成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)表現(xiàn)30%，設(shè)計(jì)成果40%，辯論表現(xiàn)30%。教研室審查意見(jiàn)：教研室主任簽字： 年 月 日院系、部、中心意見(jiàn)：主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日有刷直流電機(jī)的物理模型有刷直流電機(jī)物理模型和參數(shù)說(shuō)明如所示。圖2.1 有刷直流電機(jī)的物理模型圖2.1中，Ua電樞輸入電壓(V) Ra電樞電阻() La電樞電感(H) Uq感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V) Tg電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩(N·m) J轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2) B粘性阻尼系數(shù)(N·m·s) Ia流過(guò)電樞的電流(A)，為電機(jī)輸入轉(zhuǎn)角(rad)根本方程根據(jù)基爾霍夫定律和牛頓第二定律對(duì)圖2-1所

7、示得電機(jī)列根本方程，如公式2.1所示: 公式2.1 式中: 為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)(N·m) A; 為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)(V·s) rad。對(duì)公式2.1進(jìn)行拉普拉斯變換得公式2.2: 公式2.2設(shè)，那么圖2.1 所示的有刷直流電機(jī)模型的方塊圖如圖2.2 所示。圖2.2 有刷直流電機(jī)模型方塊圖消去公式(2.2)的中間變量，整理得公式 公式(2.3) 代入表2.1直流電機(jī)參數(shù)得該電機(jī)的傳遞函數(shù)，如公式(2.4)所示。 公式(2.4) 直流電機(jī)參數(shù)參數(shù)參數(shù)意義參數(shù)值電樞繞組/電樞電感/H機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/電機(jī)常數(shù)Nm/Ab轉(zhuǎn)子阻尼系數(shù)/Nms3. 控制策略研究和仿真 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)

8、的MATLAB程序J = 0.0167;B = 0.0167 ;Ra = 0.5;La = 0.003 ;Kt = 0.8 ;Ke =0.8 ;num = Kt ;den = ( J*La) ( ( J*Ra) + ( La*B ) ) ( ( B*Ra ) + (Kt*Ke) ) 0 ;t = 0 :0.001:0.2 ;step (num ,den ,t) ;開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)圖3.1 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)圖3.1為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)，即有刷直流電機(jī)輸入1 V 單位階躍電壓時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸輸出呈直線(xiàn)性上升。這個(gè)分析結(jié)果說(shuō)明，該系統(tǒng)沒(méi)有到達(dá)預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)的

9、PID校正仿真要想實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件仿真必須知道四個(gè)單元的傳遞函數(shù)：控制器、功率放大單元、直流電機(jī)和轉(zhuǎn)速測(cè)量電路。其系統(tǒng)框圖如圖3.2所示。圖3.2 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)框圖 Simulingk對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析圖3.3 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的Simulingk表達(dá)響應(yīng)曲線(xiàn)的調(diào)節(jié)與分析1、比例控制P校正 。 運(yùn)用勞斯判據(jù)計(jì)算出系統(tǒng)的零界值，使從0增加到零界值，如圖3.5；系統(tǒng)的臨界輸出如圖3.6所示。比例控制P校正的參數(shù)：P=135.85，I=0，D=0圖3.6 P=135.85，I=0，D=0時(shí)的輸出曲線(xiàn)由圖可知，臨界振蕩的輸出波形時(shí)間的周期。減小的值，使，如圖3.7所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.8所示。比例

10、控制P校正的參數(shù)：P=67.925，I=0，D=0圖3.6 P=，I=0，D=0時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和均滿(mǎn)足要求，但是偏高不滿(mǎn)足要求。此時(shí)繼續(xù)減小的值。繼續(xù)減小的值，使，如圖3.9所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.10所示。比例控制P校正的參數(shù)：P=33.925，I=0，D=0圖3.6 P=，I=0，D=0時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，此時(shí)階躍響應(yīng)曲線(xiàn)較為理想對(duì)于P環(huán)節(jié)而言，各參數(shù)均滿(mǎn)足要求。出現(xiàn)這一線(xiàn)性的原因是在系統(tǒng)中原來(lái)就存在一個(gè)積分環(huán)節(jié)，比照例控制P校正的效果產(chǎn)生了影響。從理論依據(jù)進(jìn)行分析，比調(diào)節(jié)器例實(shí)際上是一個(gè)增益可調(diào)放大器。它的作用是能及時(shí)成比例反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)上，偏差一旦

11、產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小誤差。因此只有P環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，是無(wú)法到達(dá)預(yù)期的設(shè)計(jì)要求的。參加P環(huán)節(jié)之后，經(jīng)過(guò)屢次選取數(shù)值，由仿真波形可以看出，系統(tǒng)的上升時(shí)間發(fā)生變化，因此僅只有P環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，增大減小了上升的時(shí)間，加快了響應(yīng)，減小了誤差，但不能消除誤差。 2、比例積分PI) 控制校正PI控制器的公式： 公式3.1其中 公式3.2由齊格勒-尼克爾斯整定公式設(shè)定PI控制器的初始值：設(shè)定，如圖3.11所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.12所示。比例積分PI控制校正的參數(shù)：P=61.1325，I=，D=0圖3.12 P=61.1325，I=，D=0時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和均滿(mǎn)足要求，但是偏高不滿(mǎn)

12、足要求。此時(shí)繼續(xù)減小的值。增大的值，使，如圖3.13所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.14所示。圖3.13比例積分PI控制校正的參數(shù)：P=89.1325，I=，D=0圖3.14 P=89.1325，I=，D=0時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，滿(mǎn)足要求，但是增大，也增大均不滿(mǎn)足要求。此時(shí)在初始值的根底上減小的值。減小的值，使，如圖3.15所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.16所示。圖3.15比例積分PI控制校正的參數(shù)：P=36.1325，I=，D=0圖3.16 P=36.1325，I=，D=0時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和滿(mǎn)足要求，但是偏大不滿(mǎn)足要求。經(jīng)過(guò)屢次選取數(shù)值，由仿真波形可以看出，系統(tǒng)的上升時(shí)間發(fā)生變化

13、。增大減小了上升的時(shí)間，加快了響應(yīng)。保持不變，增大的值，使，如圖3.17所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.18所示。圖3.17比例積分PI控制校正的參數(shù)：P=61.1325，I=，D=0圖3.18 P=61.1325，I=，D=0時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和均滿(mǎn)足要求，但是變大不滿(mǎn)足要求。此時(shí)在初始值的根底上減小的值。保持不變，減小的值，使，如圖3.19所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.20所示。圖3.19比例積分PI控制校正的參數(shù)：P=61.1325，I=，D=0圖3.20 P=61.1325，I=，D=0時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，滿(mǎn)足要求，但是減小但仍不能不滿(mǎn)足要求，增大也不滿(mǎn)足要求。因此積分控制

14、作用是能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差，但對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不利。積分時(shí)間常數(shù)越小，積分作用越強(qiáng)，在偏差相同的情況下，執(zhí)行器的動(dòng)作速度加快，會(huì)增加調(diào)節(jié)過(guò)程的振蕩，過(guò)小，可能會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定。越大，可以減小調(diào)節(jié)過(guò)程的振蕩，但過(guò)大，雖然可使系統(tǒng)被控量不產(chǎn)生振蕩，但是動(dòng)態(tài)偏差會(huì)太大。3、比例積分微分PID)校正PI控制器的公式： 公式3.3其中 公式3.4 公式(3.5)由齊格勒-尼克爾斯整定公式設(shè)定PI控制器的初始值：設(shè)定，, 如圖3.21所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.22所示。圖3.21比例積分微分PID)校正的參數(shù)：P=，I=，D=圖3.22 P=，I=，D=時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和均滿(mǎn)足要求，但是偏高不滿(mǎn)足要

15、求。此時(shí)增大的值。增大的值，使，如圖3.23所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.24所示。圖3.23比例積分微分PID)校正的參數(shù)：P=，I=，D=圖3.24 P=，I=，D=時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，滿(mǎn)足要求，但是增大，也增大均不滿(mǎn)足要求。此時(shí)在初始值的根底上減小的值。減小的值，使，如圖3.25所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.26所示。圖3.25比例積分微分PID)校正的參數(shù)：P=，I=，D=圖3.26 P=，I=，D=時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和滿(mǎn)足要求，但是偏大不滿(mǎn)足要求。經(jīng)過(guò)屢次選取數(shù)值，由仿真波形可以看出，系統(tǒng)的上升時(shí)間發(fā)生變化。增大減小了上升的時(shí)間，加快了響應(yīng)。保持不變，增大的值，使，如圖

16、3.27所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.28所示圖3.27比例積分微分PID)校正的參數(shù)：P=，I=，D=圖3.28 P=，I=，D=時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和均滿(mǎn)足要求，但是變大不滿(mǎn)足要求。此時(shí)在初始值的根底上減小的值。保持不變，減小的值，使，如圖3.29所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.30所示。圖3.29比例積分微分PID)校正的參數(shù)：P=，I=，D=圖3.30 P=，I=，D=時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，此時(shí)各參數(shù)均到達(dá)預(yù)期要求。積分控制作用是能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差，但對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不利。保持，不變，增大的值，使，如圖3.31所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.32所示。圖3.31比例積分微分PID)校正的參

17、數(shù)：P=，I=，D=圖3.32 P=，I=，D=時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和均滿(mǎn)足要求，但是變大不滿(mǎn)足要求。此時(shí)在初始值的根底上減小的值。保持，不變，減小的值，使，如圖3.33所示；系統(tǒng)的輸出如圖3.342所示。圖3.31比例積分微分PID)校正的參數(shù)：P=，I=，D=圖3.32 P=，I=，D=時(shí)的輸出曲線(xiàn)由仿真波形可以看出，和、均滿(mǎn)足要求，并且減小。微分控制作用能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)，并能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效地早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。微分時(shí)間常數(shù)越大，微分的作用越強(qiáng)。1、比例環(huán)節(jié)P可以減小上升時(shí)間，放大系數(shù)越大上升時(shí)間越短，誤差

18、會(huì)減弱，響應(yīng)會(huì)加快。2、積分環(huán)節(jié)I具有減小誤差的效果，時(shí)間常數(shù)T越大，積分效果越弱，且響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，響應(yīng)速度越慢。3、微分環(huán)節(jié)D具有超前控制能力，減小調(diào)節(jié)時(shí)間，抑制最大動(dòng)態(tài)偏差，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。參加微分環(huán)節(jié)之后超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間，上升時(shí)間都能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。兼顧上述條件：為了減小調(diào)節(jié)時(shí)間，應(yīng)增大P環(huán)節(jié)的值，但為了保證超調(diào)量不會(huì)太大，也應(yīng)該使在一定范圍內(nèi)；同時(shí)增大積分電容的數(shù)值，使I環(huán)節(jié)值適當(dāng)變小，可以減小系統(tǒng)超調(diào)量；最后也要減小微分電容的值，使D環(huán)節(jié)值有所減小，可以減小系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間。綜上所述，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行各種控制校正時(shí)的方法大致如下：1、P環(huán)節(jié)，增大，調(diào)節(jié)開(kāi)環(huán)放大系數(shù)，使系統(tǒng)超調(diào)量不是太大，并保持

19、調(diào)節(jié)過(guò)程中誤差率在0.80.9之間；2、PI環(huán)節(jié)，在P環(huán)節(jié)根底上，改變的值，可以使穩(wěn)態(tài)誤差減小，使系統(tǒng)超調(diào)量減??；3、PID環(huán)節(jié)，在PI環(huán)節(jié)根底上，改變Kd的值，可以使調(diào)節(jié)時(shí)間減小，使之更滿(mǎn)足預(yù)期要求。因此，最后選擇的PID參數(shù)為，。1、在自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)根底上，控制實(shí)際的模擬對(duì)象，加深對(duì)理論的理解。2、掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的影響。1、ACCC-型自動(dòng)控制理論及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。2、數(shù)字式萬(wàn)用表3、示波器圖4.1 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖為直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，它由給定、PI調(diào)節(jié)器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、轉(zhuǎn)速測(cè)量電路和輸出電壓反響等幾個(gè)局部組成。在參數(shù)給定的情況下，在P

20、I調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償作用下，直流電機(jī)可以按給定的轉(zhuǎn)速閉環(huán)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)PI運(yùn)算后的控制量作為驅(qū)動(dòng)單元輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大后驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速測(cè)量單元將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，作為反響信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求改變輸入電壓反響系數(shù)可以得到預(yù)設(shè)的輸出電壓。1、先將ACCT-自動(dòng)控制理論及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)面板上的電源船型開(kāi)關(guān)均放在“OFF狀態(tài)。2、利用ACCT-實(shí)驗(yàn)板上的單元電路設(shè)計(jì)并連接閉環(huán)系統(tǒng)，需要注意的是，電源單元用，運(yùn)放的鎖零信號(hào)G接到電源單元的鎖零插口。3、連接好上述線(xiàn)路，全面檢查線(xiàn)路后，合上開(kāi)關(guān)，調(diào)整PI參數(shù)，使系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)觀(guān)測(cè)出輸出電壓變化情況。4、在閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，外加干擾信號(hào)，系

21、統(tǒng)到達(dá)無(wú)靜態(tài)誤差，如達(dá)不到，那么根據(jù)PI參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響重新調(diào)節(jié)PI參數(shù)。5、改變給定信號(hào)，觀(guān)察動(dòng)態(tài)特性。1、不加控制器時(shí)，信號(hào)源的輸出波形 信號(hào)源的輸出波形2、加比例P控制器直流電機(jī)調(diào)速接線(xiàn)圖P環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)推導(dǎo)根據(jù)虛短、虛斷原那么，可得公式4.1 公式4.1化簡(jiǎn)可得P環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： 公式4.2即 公式4.3由此可知，調(diào)節(jié)的值可觀(guān)察對(duì)系統(tǒng)的影響。參加P環(huán)節(jié)后的輸出曲線(xiàn)，即時(shí)，輸出波形如圖4.4所示。圖4.4 時(shí)的輸出波形，即時(shí)，輸出波形如圖4.5所示。圖4.5 時(shí)的輸出波形，即時(shí)，輸出波形如圖4.6所示。圖4.6 時(shí)的輸出波形P環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的影響由表4.4-4.6可以看出，增大，使系統(tǒng)

22、的誤差減小，但是不能消除系統(tǒng)的誤差。綜上比擬，對(duì)于電機(jī)系統(tǒng)而言，采取P環(huán)節(jié)控制校正之后，所得到的理想情況應(yīng)為表4.6所示，系統(tǒng)的誤差此時(shí)為最小值。2、加比例積分PI)控制器直流電機(jī)調(diào)速接線(xiàn)圖PI環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)推導(dǎo)根據(jù)虛短、虛斷原那么，可得公式4.4 公式4.4化簡(jiǎn)可得PI環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： 公式4.5由于的作用是提高PI調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)特性，故可以在分析時(shí)先省略。那么可得公式4.6 公式4.6化簡(jiǎn)可得PI環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： 公式4.7即 , 公式4.8由此可知，調(diào)節(jié)、的值可觀(guān)察、對(duì)系統(tǒng)的影響。參加PI環(huán)節(jié)后的輸出曲線(xiàn)，,即, ，如圖4.8所示。圖4.8 ，的輸出波形，,即, ，如圖4.9所示。圖4

23、.9 ，的輸出波形，,即, ，如圖4.9所示。圖4.10 ，的輸出波形參加,如圖4.11.圖4.11 ，的輸出波形PI環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的影響由表-可得，在PI控制校正系統(tǒng)中，當(dāng)不變即不變時(shí)，改變的大小，越大，越大，超調(diào)量越小，上升時(shí)間下降，且可到達(dá)無(wú)超調(diào)情況；當(dāng)不變即不變時(shí)，改變的大小，越大，越小，超調(diào)量越小，但調(diào)節(jié)時(shí)間越長(zhǎng)。1、不加控制器時(shí)，綜合信號(hào)源的輸出波形設(shè)定輸入信號(hào)為階躍信號(hào)和正弦波的疊加，測(cè)試信號(hào)1為階躍信號(hào)，測(cè)試信號(hào)2為正弦波。圖4.12 綜合信號(hào)源的輸出波形2、參加比例積分PI)，,即, ，如圖4.13所示。圖4.13 ，的輸出波形，,即, ，如圖4.14所示。圖4.14 ，的輸出波形，