單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真實驗報告

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