李偉-直流他勵電動機調(diào)速控制綜合實驗

直流他勵電動機調(diào)速控制綜合實驗實驗報告報告人：李偉1.理論分析 21.1參數(shù)設置 21.2各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及理論響應波形 2 21.2.2加入前饋環(huán)節(jié) 3 32.模型結(jié)果圖及仿真波形 52.1基礎電路搭建及參數(shù)設置 52.2實驗內(nèi)容 62.2.1DCmotor空載啟動 62.2.2加入前饋環(huán)節(jié) 1.1參數(shù)設置Totalinertia:J=1:1.2各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及理論響應波形數(shù)上升過程，即i,=1A,只有這樣我們所研究的系統(tǒng)才是LTI系統(tǒng)，否則會是圖1.1圖1.2下面僅對K=10時進行理論計算，其響應曲線如下圖，分析其暫態(tài)指標，并應用根軌跡法分析其穩(wěn)定性及相角和幅值裕量：超調(diào)量：19.76%調(diào)整時間(△=2%):1.455s(2)根軌跡分析其穩(wěn)定性：RpafAistecondr)圖1.4從圖上可以看出，當K值大于2.58時，系統(tǒng)的單位階躍響應出現(xiàn)振蕩，當K值大于90時，系統(tǒng)將會出現(xiàn)正實部根，這會使系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而K=90系統(tǒng)將處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。(3)相角與幅值裕量：作開環(huán)傳遞函數(shù)的bode圖，如下：圖1.5從圖中可得，相角裕量為：84.2°幅值裕量：39dB系統(tǒng)擁有較好的暫態(tài)性能。2.模型結(jié)果圖及仿真波形2.1基礎電路搭建及參數(shù)設置BBFContinuouspowergula圖2.1基本電路×Implementsa(wound-fieldorpermanentmagnet)DCmachine.Forthewnund-fieldDCmachine,accessisprovidedtothefieldconnectionssothatthemachineeanbeusedasaseparatelyexcited,shunt-connectedoraConfiguratianParametersAdvancedAmatureresistanceandinductance[Ra(ohms)La()]10.60.0121Fieldresistanceandinductance[Rf(ohms)Lr(H)]24010]Field-armaturemutualindictanceLaf(l):1.810CoulombfrictiontorqInitialspeed(rad/s):0nitialfieldcurrent;02.2實驗內(nèi)容AVf*a圖2.3空載啟動電路圖中powergui(全稱PowerGraphicalUserInterface)模塊是分析電力系統(tǒng)模型有效的圖形化用戶接口工具，也是所搭建的模型可以正常仿真所必備的模塊。Ao圖2.4空載啟動的轉(zhuǎn)速階躍響應仿真結(jié)果可見，與理論分析所得到的響應波形圖1.1相比較，兩者幾乎完全相同。注意，在上述仿真模型的參數(shù)設置中我們對勵磁電流的初始值做了跟符合實際的調(diào)整，即將其定為0。而在1.2中我們?yōu)榱撕喕嬎銓畲烹娏饕暈榱撕愣ㄖ?A,下面我們將用仿真結(jié)果來說明，兩者之間的誤差是可以忽略的，即我們在1.2中所作的近似是可以接受的。首先將參數(shù)重新設置，只需將Initialfieldcurrent改變?yōu)?A,其余不變，如下圖DCmachine(mask)(link)Implementsa(wound-fieldorpermanentmagnet)DCmachine.Forthewound-fieldDCmachine,accessisprovidedtothefieldconnectionssothatthemachineeanbeusedasaseparatelyexcited,series-comeetedDCmachine.Fieldresistanceandindictance[Rf(otms)Lr(H)][[24010]Field-armaturemutualinductanceLnf(H):1.80CoulombfrictiontorquenitialTieldcurrent;Tf(N.m)00106Gance!HelpLppl5圖2.5為驗證1.2中所作近似的合理性而修改后的DCmotor參數(shù)修改參數(shù)后的仿真結(jié)果如下圖，圖2.6修改參數(shù)后的仿真結(jié)果圖2.4和圖2.6高度近似，我們選取其轉(zhuǎn)速上升至50的局部曲線繼續(xù)觀察，圖2.8圖2.7修改參數(shù)后(左)和修改參數(shù)前(右)的對比從圖2.7中可以看出，在1.2中我們所做的近似是完全可取的。因此，在下面的仿真分析過程中，我們?nèi)坎捎酶蠈嶋H情況的參數(shù)設定，即由圖2.4可知，響應曲線在1s時已經(jīng)接近穩(wěn)態(tài)值了，所以下面擬選擇以3s為間隔，逐次降低輸入電壓，觀察其轉(zhuǎn)速的動態(tài)變化過程，以繪制輸入電壓與空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線，其電路圖如下圖：BBDC.MachingContinuouspowergStep3=-40u(t-12),Va是一個VCVS由四個階躍信號疊加結(jié)果來控制，輸出電壓跟隨控制信號而變化，相同仿真結(jié)果如下：從仿真結(jié)果中我們可以得到對應于輸入電壓240V、200V、160V、120V的空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速分別為132、112、89、67,作下圖：ranie(datsWrigheuemeomiAeeeBchreC#田山日□LmsamedalRol,t.=pl**p213100第#tnareFtvpe法R-amDFEAA我*uaVatrexinn.VaHainnLVafdatir圖2.10從擬合結(jié)果來看，w=Ua/1.9+0.545,與理論計算結(jié)果的w=Ua/1.8基本吻合?？梢灶A見，隨著所取得電壓數(shù)越多，取樣點越多，擬合結(jié)果將會越趨向于理論值。2.2.2加入前饋環(huán)節(jié)BBDCMachinepowotguiGaunSteptL圖2.12與理論計算結(jié)果圖1.2對比，二者幾乎完全相同。2.2.3