運動控制系統(tǒng)試驗報告單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)研究

1、 PAGE 4運動控制系統(tǒng)試驗報告單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)號:0504220110姓名:楊娟實驗?zāi)康?通過實驗了解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，通過系統(tǒng)調(diào)試深入領(lǐng)會系統(tǒng)的動靜態(tài)特性，并掌握控制系統(tǒng)的調(diào)試方法。實驗內(nèi)容及結(jié)果:轉(zhuǎn)速負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性為:其中 為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)要求輸入信號Un*為階躍信號，初值為0，終值為30，階躍起始時刻為0時刻；負載電流為斜坡信號，斜率為1，起始時間為0，初始輸出為0。仿真時間不小于20秒。設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使得該閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為有靜差系統(tǒng)，理想空載轉(zhuǎn)速為800r/min，并計算其在Id=15時的閉環(huán)系統(tǒng)

2、靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落。即nocl=800r/min，又圖中給出了Ks=30，=30V，a=0.02，Ce=0.127，代入方程得到參數(shù)Kp=0.2419。其結(jié)構(gòu)圖及仿真的靜特性。如下： 轉(zhuǎn)速負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)速負反饋單速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 如圖所示，電動機轉(zhuǎn)速隨著負載電流的增加線性下降，正好滿足靜特性方程的特點。當(dāng)負載電流Id=15時，代入靜特性方程得靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落為ncl=165.4r/min 電壓負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電壓負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性為:其中K=KpKs為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。輸入信號參數(shù)與上面的一樣，同時理想空載轉(zhuǎn)速nocl=800r/min，又圖

3、中給出了Ks=30，=30V，=0.157，Ce=0.127，代入方程得到參數(shù)Kp=0.2419。其結(jié)構(gòu)圖及仿真的靜特性。如下： 電壓負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 電壓負反饋單速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 由靜特性方程可以看出轉(zhuǎn)速負反饋和電壓負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性之間的區(qū)別：與轉(zhuǎn)速負反饋相比，電壓負反饋把被反饋環(huán)內(nèi)包圍的整流裝置的內(nèi)阻等引起的靜態(tài)速降減小到1/(1+K)，由電樞電阻引起的速降RdId/Ce仍和開環(huán)系統(tǒng)一樣。電壓負反饋實際上是一個自動調(diào)壓系統(tǒng)，擾動量RdId不在反饋環(huán)包圍之內(nèi)。同樣由電動機勵磁變化所造成的擾動，電壓反饋也無法克服。因此，電壓負反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能比

4、帶同樣放大器的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)要差一些。兩次實驗的靜特性仿真圖比較。與理論相符。可見，與轉(zhuǎn)速負反饋相比，同樣參數(shù)的的電壓負反饋系統(tǒng)的靜特性曲線的下降速度更快，即其機械特性較軟。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能分析。輸入信號Un*為階躍信號，初值為0，終值為7，階躍起始時刻為0時刻；干擾信號Idl為階躍信號，初值為2，終值為8，階躍起始時刻為4。仿真時間不小于8秒。設(shè)計速度控制器ASR，控制器考慮限幅，ASR限幅7，要求系統(tǒng)輸出量轉(zhuǎn)速n的響應(yīng)調(diào)節(jié)時間小于3秒，超調(diào)量小于10%，系統(tǒng)無靜差；設(shè)置控制器ASR 的參數(shù)Kp=18，Ki=0.1，限幅為7V。Un*=7V。 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能分析結(jié)構(gòu)圖

5、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線動態(tài)特性分析可以局部放大起始和干擾時刻的特性曲線分析求解。 起始時刻，啟動分析 對4s時干擾的動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時為2270r/min，啟動時轉(zhuǎn)速調(diào)整時間約為1.5s，滿足系統(tǒng)轉(zhuǎn)速n調(diào)整時間小于3s的要求。超調(diào)量為9.25%，滿足超調(diào)小于10%的要求。當(dāng)4s時加入干擾信號時，系統(tǒng)調(diào)整時間約為0.8s，滿足調(diào)整時間小于3s的要求。并且從圖中可以看出系統(tǒng)無靜差。其余各項性能指標(biāo)的仿真曲線如下誤差Udn 控制器ASR輸出量Uct 電流Id1 控制器ACR輸出量Ud實驗分析及總結(jié)由以上三個調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的仿真試驗得出結(jié)論，轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一種最簡單的反饋控制系統(tǒng)，具有反饋控制的基本規(guī)律，它應(yīng)用的比例調(diào)節(jié)器是一種有靜差的控制系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能有很大影響。K值越大，穩(wěn)態(tài)性能越好。閉環(huán)系統(tǒng)絕對服從于給定輸入。而且能對被包圍在負反饋環(huán)內(nèi)的一切主通道上的擾動有效地加以抑制。而對給定電源和反饋檢測元件中的誤差無力克服。而電壓負反饋只能維持電動機端電壓恒定，而對電動機的電樞電阻壓降引起的靜態(tài)速降不能予以抑制。即電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)速降比相同放大系數(shù)的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)要大一些，穩(wěn)態(tài)性能要差一些。并且電壓負反饋不能對電動機及其之后的負載的變化起調(diào)節(jié)作用。但由于其結(jié)構(gòu)簡單，在一些對性能要求不高的場合，經(jīng)常使用電壓負反饋。單閉環(huán)直流調(diào)