單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真實驗報告_第1頁
單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真實驗報告_第2頁
單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真實驗報告_第3頁
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文檔簡介

1、比例積分控制的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真一、實驗?zāi)康?熟練使用 MATLAB下的 SIMULINK仿真軟件。2通過改變比例系數(shù)以及積分時間常數(shù)的值來研究? 和對比例積分控制的直流調(diào)?速系統(tǒng)的影響。二、實驗內(nèi)容1調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計2仿真模型建立3系統(tǒng)仿真分析三、實驗要求建立仿真模型, 對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,從示波器觀察仿真曲線,對比分析參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性,快速性等的影響。四、實驗原理+?inAUPE?n?c?dMn_-+?n+?tgTG-_圖 4-1帶轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖調(diào)速范圍和靜差率是一對互相制約的性能指標(biāo),如果既要提高調(diào)速范圍,又要降低靜差率,唯一的方法采用反饋控制技術(shù),構(gòu)成轉(zhuǎn)速閉環(huán)的控

2、制系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制可以減小轉(zhuǎn)速降落,降低靜差率,擴(kuò)大調(diào)速范圍。在直流調(diào)速系統(tǒng)中,將轉(zhuǎn)速作為反饋量引進(jìn)系統(tǒng),與給定量進(jìn)行比較, 用比較后的偏差值進(jìn)行系統(tǒng)控制,可以有效的抑制甚至消除擾動造成的影響。當(dāng) t= 0 時突加輸入 ? 時,由于比例部分的作用, 輸出量立即響應(yīng), 突跳到 ?( ),inex ?= ?in實現(xiàn)了快速響應(yīng);隨后 ?ex (?) = ?in + (?/。在 ?= ?時,輸ex( ?) 按積分規(guī)律增長,in)?1入突降為 0, ?( ),使電力電子變換器的穩(wěn)態(tài)輸出電壓足以克服負(fù)載電 )?inin =0,?ex ?=(?/1流壓降,實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速無靜差。五、實驗各環(huán)節(jié)的參數(shù)及? 和

3、 1/ 的參數(shù)的確定?5.1 各環(huán)節(jié)的參數(shù):.直流電動機(jī): 額定電壓 ?N=220V ,額定電流 ?dN =55A, 額定轉(zhuǎn)速 ?N =1000r/min, 電動機(jī)電動勢系數(shù) ?e=0.192V ? min/r 。假定晶閘管整流裝置輸出電流可逆,裝置的放大系數(shù) ?s=44 ,滯后時間常數(shù) ?=0.00167ss。電樞回路總電阻R=1.0 ,電樞回路電磁時間常數(shù)?l=0.00167s 電力拖動系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù) ?m =0.075s。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=0.01V ? min/r 。對應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓?n =10V 。5.2 ? 和 1/的參數(shù)的確定:?PI 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為? ( ?) =?其

4、中, ? = ? ?。1?( 1)確定時間常數(shù)? ?+ 1?+ 1?1= ? ? ?1?1)整流裝置滯后時間常數(shù)? =0.00167s ;s2)轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù) ?on= 0.001s ;3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù) ?n= ?+ 2(?+ 0.002s ) = 0.0174s ;ons( 2)計算參數(shù)按跟隨和抗擾性都較好的原則,取h=5,則調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù),即積分時間常數(shù):?= ?n = 0.087s ,則 1/ 11.5由此可得開環(huán)增益:? + 1-2? = ?=22 396.4sme2?n于是放大器比例放大系數(shù):?=(? + 1)?m ?e 0.52?n六、仿真模型的建立如圖6-1 為比例積分

5、控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖,根據(jù)仿真框圖,利用MATLAB下的 SMULINK軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真,建立的仿真模型如圖6-2 所示。?(?)?(?)_?(?)+?S+1/?1n(s)?+?P?+ 1?+ 1+?_+_?1?圖 6-1比例積分控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖.圖 6-2比例積分控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型七、仿真模型的運(yùn)行利用 5.2 中所求的 ? 和 1/ 代入 PI 調(diào)節(jié)器中,此處取 ?, 1/=11.43 。?=0.56圖 7-1無靜差調(diào)速系統(tǒng)輸出(Scope 圖像)圖 7-2輸出波形比例部分(Scope1 圖像).對比圖 7-1 和圖 7-2 可以發(fā)現(xiàn),只應(yīng)用

6、比例控制的話, 系統(tǒng)響應(yīng)速度快, 但是靜差率大,而添加積分環(huán)節(jié)后, 系統(tǒng)既保留了比例環(huán)節(jié)的快速響應(yīng)性, 又具有了積分環(huán)節(jié)的無靜差調(diào)速特性,使調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性相對更高,動態(tài)響應(yīng)速度也快。八、仿真結(jié)果分析(修改? 和 1/ 的參數(shù),觀察Scope 曲線變化)?當(dāng)取 ?=0.25, 1/ =3 時,系統(tǒng)轉(zhuǎn)的響應(yīng)無超調(diào),但調(diào)節(jié)時間很長。如圖8-1 所示:圖 8-1無超調(diào)的仿真結(jié)果當(dāng) ?=0.8, 1/ =15 時,系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的響應(yīng)的超調(diào)較大,但快速性較好。如圖8-2 所示。圖 8-2 超調(diào)較大的仿真結(jié)果控制系統(tǒng)的各項動態(tài)跟隨性能指標(biāo)與參數(shù)KT 有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)的時間常數(shù) T 一定時 ,隨著開環(huán)增益 K 的增大,系統(tǒng)的快速性提高,而穩(wěn)定性變差。若要求動態(tài)響應(yīng)快,則把K 取得大一點(diǎn);若要求超調(diào)小,則把K 取得小一點(diǎn)。九、心得體會通過此次試驗, 使我對 MA TLAB 中的 SIMULINK仿真軟件也有了進(jìn)一步的了解,通過SIMULINK

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