直流调速系统的MATLAB仿真(参考程序)
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直流调速系统的MA TLAB仿真一、开环直流速系统的仿真开环直流调速系统的电气原理如图1所示。
直流电动机的电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器供电,通过改变触发器移相控制信号调节晶闸管的U L c ,从而改变整流器的输出电压,实现直流电动机的调速。
该系统的仿真控制角模型如图2所示。
L++GTUCRE d--开环直流调速系统电气原理图图1图2 直流开环调速系统的仿真模型L?0,直为了减小整流器谐波对同步信号的影响,宜设三相交流电源电感s流电动机励磁由直流电源直接供电。
触发器(6-Pulse)的控制角(alpha_deg)由U 决定,移相特性的数学表达式为移相控制信号c???90?min U?90??c U cmax 1??。
在直流电动机的负载,所以,在本模型中取U?10V6??30?90U?ccmaxmin转矩输入端用Step模块设定加载时刻和加载转矩。
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仿真该晶闸管-直流电动机开环调速系统,观察电动机在全压起动20mHL?d n、电磁转矩、电枢电流和起动后加额定负载时的电机转速及电枢电压的uTi ded变化情况。
220V?U N仿真步骤:1)绘制系统的仿真模型(图2)。
2)设置模块参数(表1)①供电电源电压U?RI220?0.3?136NNrec130(V)U???2?2.34?cos302.34cos?min②电动机参数励磁电阻:U220f)146.7(?R???f I1.5f励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”。
电枢电阻:?0.2R?a电枢电感由下式估算:CU0.4?220N?19.1?L?19.1?0.0021(H)a2pnI2?2?1460?136NN L:电枢绕组和励磁绕组间的互感af U?RI220?0.2?136NNa?K?0.132(V?min/r)?e n1460N 2 6060K??0.132?K?1.26eTπ2π2K1.26T0.84(H)??L?af1.5I f电机转动惯量222.5GD2 )??0.57(kg?mJ?9.814?4g 额定负载转矩③模块参数名参数,直流电动机空载起动,5.0s3)设置仿真参数:仿真算法odel5s,仿真时间m171.4N??T 。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真本文将介绍基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真实验。
直流调压调速系统是一种常见的电力控制系统,广泛应用于工业生产和家用电器中。
该系统通过对电机供电电压和电流的控制,可以实现电机的转速、转矩等特性的调整。
本文主要涉及直流电机的调速控制,介绍PID控制算法在直流调速系统中的应用,并通过MATLAB仿真实验验证控制系统的性能。
直流调速控制系统由电机、电源、测量元件、控制器和执行元件等组成。
其中,电源提供电机运行所需的电源,测量元件用于实时测量电机运行状态,控制器根据测量结果和设定值进行控制,执行元件则根据控制信号驱动电机转速和转矩。
在直流调速控制系统中,PID控制器是最常用的一种控制算法,其主要通过比较设定值和实际值之间的误差,进行控制输出,从而调整电机的运行状态。
MATLAB软件是一种用于科学计算、数据可视化和算法开发的高级语言和交互式环境。
在直流调速控制系统仿真实验中,MATLAB提供了丰富的工具箱和函数库,可用于模拟电机运行状态、控制器设计和仿真实验模拟等方面。
接着,需要设计PID控制器参数。
PID控制器的参数包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd。
这些参数的设置对控制器的性能有重要影响,需要根据具体的需求进行调整。
在实验中,采用试控法设计PID控制器,即根据试验结果逐步调整控制器参数,使得系统的运行状态达到最佳效果。
最后,进行控制系统仿真实验。
在仿真实验中,需要设置适当的工作条件和控制器参数,观察电机的运行状态和控制器输出,评估控制系统的性能。
实验结果表明,PID控制器可以实现电机的精确调速和稳定控制,在实际应用中有较广泛的应用前景。
综上所述,基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真实验可以有效地模拟电机运行状态、控制器设计和控制系统的性能评估。
通过该实验可以更深入地了解直流调速控制系统的工作原理和控制算法,并为实际应用提供有益的参考。
直流调速系统的MATLAB 仿真一、开环直流速系统的仿真开环直流调速系统的电气原理如图1所示。
直流电动机的电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L 供电,通过改变触发器移相控制信号c U 调节晶闸管的控制角α,从而改变整流器的输出电压,实现直流电动机的调速。
该系统的仿真模型如图2所示。
MU d+I dGTU cE +--UCR图1 开环直流调速系统电气原理图图2 直流开环调速系统的仿真模型为了减小整流器谐波对同步信号的影响,宜设三相交流电源电感s 0L =,直流电动机励磁由直流电源直接供电。
触发器(6-Pulse )的控制角(alpha_deg )由移相控制信号c U 决定,移相特性的数学表达式为minc cmax9090U U αα︒-=︒-在本模型中取min 30α=︒,cmax 10V U =,所以c 906U α=-。
在直流电动机的负载转矩输入端L T 用Step 模块设定加载时刻和加载转矩。
仿真算例1 已知一台四极直流电动机额定参数为N 220V U =,N 136A I =,N 1460r /min n =,a 0.2R =Ω,2222.5N m GD =⋅。
励磁电压f 220V U =,励磁电流f 1.5A I =。
采用三相桥式整流电路,设整流器内阻rec 0.3R =Ω。
平波电抗器d 20mH L =。
仿真该晶闸管-直流电动机开环调速系统,观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时的电机转速n 、电磁转矩e T 、电枢电流d i 及电枢电压d u 的变化情况。
N 220V U =仿真步骤:1)绘制系统的仿真模型(图2)。
2)设置模块参数(表1) ① 供电电源电压N rec N 2min 2200.3136130(V)2.34cos 2.34cos30U R I U α++⨯==≈⨯︒② 电动机参数 励磁电阻:f f f 220146.7()1.5U R I ===Ω 励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”。
直流调速系统的MATLAB仿真直流调速系统是一种常见的电动机调速系统,其通过控制电枢电流或者换向电压,实现对电机转速的控制。
MATLAB是一款功能强大的工程软件,可以进行系统的建模仿真和控制算法的开发,因此可以用来进行直流调速系统的MATLAB仿真。
首先,我们需要对直流调速系统进行建模。
直流调速系统的主要组成部分包括电机、电流控制器和运动控制器。
电机是系统的执行器,电流控制器用来控制电机的电流,根据控制电机速度的需求调节电机的电压和电流。
运动控制器用来计算输出控制电压,控制电机的转速。
在MATLAB中,可以使用Simulink工具箱进行系统的建模。
Simulink提供了丰富的电气元件库和控制元件库,方便用户进行系统的搭建。
首先,我们需要在Simulink中搭建直流电机模型,可以使用电感、电阻和后验电动势等元件来描述电机的特性。
然后,可以添加电流控制器和运动控制器,分别用来控制电机的电流和速度。
在仿真过程中,我们可以通过输入电压的变化来模拟用户对电机速度的调节。
可以使用阶跃输入信号来模拟用户的控制输入。
然后,通过对系统进行仿真,观察输出转速的变化,并根据需要对控制算法进行调节。
可以使用MATLAB的绘图工具对输出转速进行可视化,也可以记录仿真过程中的各种参数,方便后续的分析和处理。
当然,在进行直流调速系统的MATLAB仿真时,还可以加入一些其他的因素,如电机负载变化、电机参数变化等。
这些因素会对系统的动态性能和稳态精度产生影响,因此需要在仿真过程中对其进行考虑。
总之,直流调速系统的MATLAB仿真可以帮助我们进行系统的设计和优化。
通过对系统的建模和仿真,以及对仿真结果的分析,可以帮助我们更好地理解和掌握直流调速系统的原理和特性,并且为系统的实际应用提供指导和支持。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真直流调压调速控制系统是一种常见的工业控制系统,广泛用于电力系统、电机驱动系统等领域。
MATLAB是一种功能强大的数学软件,可以用于建立系统的数学模型,进行仿真和控制算法的设计。
在直流调压调速控制系统中,主要包括两个部分:调压环节和调速环节。
调压环节用于控制直流电压的大小,而调速环节则用于控制直流电机的转速。
需要建立直流调压调速系统的数学模型。
以调压环节为例,可以根据直流调压系统的电路特性,建立其数学模型。
假设直流调压调速系统的输入电压为Vin,输出电压为Vout,输入电流为Iin,输出电流为Iout,则可以得到以下数学模型:Vout = K1 * Vin - K2 * IoutK1和K2分别为系统的增益参数。
接下来,需要设计调压环节的控制算法。
常见的控制算法包括比例控制、积分控制和PID控制。
假设调压环节的控制信号为U,设定电压为Vref,则可以得到以下控制算法:U = Kp * (Vref - Vout) + Ki * ∫(Vref - Vout)dt + Kd * d(Vref - Vout)/dtKp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分参数。
然后,可以使用MATLAB进行系统仿真。
需要在MATLAB中定义系统的参数和控制算法。
然后,可以使用SIMULINK工具箱来建立系统的模型,连接各个模块,并设置输入电压和负载。
可以运行模型,观察系统的输出结果,评估系统的性能。
在仿真过程中,可以根据不同的需求和控制策略,调整系统的参数和控制算法,进行参数优化和性能改进。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真可以帮助工程师和研究人员进行系统设计和性能评估,提高系统的稳定性和可靠性。
通过仿真还可以节省成本和时间,快速验证和优化控制算法。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
直流调压调速控制系统是工业中常见的一种控制系统,其可用于电机调速、电压调节等应用。
本文将基于MATLAB软件进行直流调压调速控制系统的仿真,包括建立数学模型、控制策略设计、仿真实现等。
需要建立直流调压调速控制系统的数学模型。
直流电机的数学模型由电动势方程、电流方程和机械方程组成。
电动势方程描述了电机的电动势与电流之间的关系,一般可表示为:
\[E = K_φω\]
E为电动势,K_φ为反电动势常数,ω为转速。
电流方程表示了电流与电压之间的关系,一般为:
\[U_a = R_aI + L_a\frac{dI}{dt} + E\]
U_a为电压,R_a为电阻,L_a为电感。
在建立了直流调压调速控制系统的数学模型后,需要设计相应的控制策略。
通过电压闭环控制实现电压的调节。
这可以通过PID控制实现,其中PID控制器的输出作为输入电压U_a,目标电压为给定的电压值。
将电压闭环控制和转速闭环控制结合起来,形成直流调压调速控制系统。
在MATLAB软件中,可以使用Simulink进行直流调压调速控制系统的仿真。
根据上述的数学模型,建立相应的模型图。
然后,在模型图中添加PID控制器和给定的电压、转速参考信号等输入。
根据设计的控制策略,调整PID控制器的参数。
运行仿真并观察系统的响应。
通过仿真实验,可以验证直流调压调速控制系统的性能,并根据需要进行参数调整和系统优化。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真一、直流调压调速控制系统的基本原理直流调压调速控制系统通常由电源模块、调速器、电流反馈回路、转速反馈回路以及电机等组成。
其基本工作原理是通过电源模块提供不同的电压和电流输入,调速器根据控制信号对电源模块进行控制,实现对电机的调速和调压。
电流反馈回路和转速反馈回路则可以实时监测电机的电流和转速,并将监测到的信号反馈给调速器,以实现闭环控制。
在实际应用中,一般会根据具体的需求,设计不同的调速、调压算法和控制策略,以实现系统的高性能和稳定性。
1. 模型建立我们需要建立直流调压调速控制系统的MATLAB仿真模型。
在Simulink中,我们可以按照实际系统的组成,分别建立电源模块、调速器、电流反馈回路、转速反馈回路和电机等部分的仿真模型。
在建立模型的过程中,我们需要考虑各个部分之间的耦合关系、传递函数以及控制算法和策略等因素,以建立一个真实可靠的仿真模型。
2. 参数设置在建立模型之后,我们需要对各个部分的参数进行设置。
这些参数包括电源模块的输出电压和电流、调速器的控制信号、电流反馈回路和转速反馈回路的传感器参数、电机的参数等。
在设置参数的过程中,我们需要根据实际系统的要求,进行合理的选择和调整,以保证仿真的准确性和有效性。
3. 仿真验证完成模型建立和参数设置之后,我们可以进行仿真验证。
在仿真过程中,我们可以输入不同的电压和电流信号,观察系统的输出电流和转速,并通过对比实际数据,验证仿真模型的准确性和有效性。
我们还可以对系统的性能和稳定性进行评估和优化,以提高系统的控制精度和响应速度。
4. 控制策略优化在仿真验证的基础上,我们还可以对系统的控制策略进行优化。
通过改变调速算法、调压策略和闭环控制方法等参数,在仿真环境中对系统的性能和稳定性进行评估和对比,以达到系统优化的目的。
结论通过MATLAB的Simulink工具,我们可以方便地建立直流调压调速控制系统的仿真模型,并对系统的性能和稳定性进行评估和优化。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真一、直流调压调速控制系统的原理直流调压调速控制系统主要由电压控制回路和速度控制回路组成。
电压控制回路用于控制电动机的电压,从而实现电动机的调压;速度控制回路用于调整电动机的转速,实现电动机的调速。
电压控制回路和速度控制回路之间是相互联系的,二者协同工作才能使电动机达到预定的工作状态。
在本文的仿真中,我们将重点关注电压控制回路和速度控制回路的设计和性能。
二、仿真模型的建立在MATLAB中,我们可以通过Simulink工具建立直流调压调速控制系统的仿真模型。
我们需要建立电动机的数学模型,包括转矩方程、速度方程和电压方程;我们需要设计电压控制回路和速度控制回路的控制算法和参数。
将电动机模型和控制回路结合在一起,形成直流调压调速控制系统的仿真模型。
三、电压控制回路的仿真分析电压控制回路的主要任务是根据速度控制回路的信号要求,生成电压信号并送往电动机,控制电动机的转矩。
在仿真中,我们可以通过改变输入信号的幅值和频率,观察电压控制回路的响应特性,比如超调量、调节时间等。
我们也可以通过引入一些干扰信号,例如负载扰动,来观察电压控制回路的抗扰性能。
通过仿真分析,我们可以得出电压控制回路设计的满意度和稳定性。
五、整体系统的仿真分析经过对电压控制回路和速度控制回路的单独仿真分析后,我们可以将两者结合在一起,形成整体的直流调压调速控制系统的仿真模型。
通过整体系统的仿真分析,我们可以评估控制系统的性能和稳定性。
我们可以观察系统在不同工作状态下的响应特性,比如启动、调压和调速的过程中的响应速度、控制精度和稳定性。
我们也可以引入一些复杂的工况和干扰信号,例如负载变化和电网故障,来观察整体系统的鲁棒性和抗干扰能力。
通过仿真分析,我们可以评估整体系统的设计合理性和可靠性。
六、结论通过MATLAB的仿真分析,我们可以对直流调压调速控制系统的性能和稳定性进行全面评估。
我们可以深入了解电压控制回路和速度控制回路的设计和性能,找出设计的不足和改进的方向。
一,转速反馈控制直流调速系统的matlab仿真1,基本原理:根据自动控制原理,将系统的被调节量作为反馈量引入系统,与给定量进行比较,用比较后的偏差值对系统进行控制,可以有效地抑制甚至消除扰动的影响,而维持被调节量很少变化或不变,这就是反馈控制的基本作用。
在负反馈基础上的“检查误差,用以纠正误差”这一原理组成的系统,其输出量反馈的传递途径构成一个闭环回路,因此被称作闭环控制系统。
在直流系统中,被调节量是转速,所构成的是转速反馈控制的直流调速系统。
2,下图是转速负反馈闭环调速系统动态结构框图各个环节的参数如下:直流电动机:额定电压U N=220V,额定电流I dN=55A,额定转速n N=1000r/min,电机电动势常数C e=0.192V·min/r。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆,装置的放大系数Ks=44,滞后时间常数Ts=0.00167。
电枢回路总电阻R=1Ω,电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s,电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。
转速反馈系数α=0.01 V·min/r。
对应的额定电压U n*=10V。
在matlab的simulink里面的仿真框图如下其中PI调节器的值暂定为Kp=0.56,1/τ=11.43。
3,仿真模型的建立:进入matlab,单击命令窗口工具栏的simulink图标,打开simulink模块浏览器窗口,如下图所示:打开模型编辑器窗口,双击所需子模块库的图标,则可以打开它,用鼠标左键选中所需的子模块,拖入模型编辑窗口。
要改变模块的参数双击模块图案即可(各模块的参数图案)。
加法器模块对话框Gain模块对话框把各个模块连接起来并按照上面给定的电机参数修改各个模块相应的参数,可以得到如下的比例积分的无静差直流调速系统的仿真框图:4,仿真后的结果及其分析:其中输出scope1中可以看出超调和上升时间等。
改变PI调节器的参数,并在仿真的曲线中得到最大的超调级调整时间,相互间进行比较,如下表所示:参照以上表格中的数据分析可知,改变PI调节器的参数,可以得到快速响应的超调量不一样,调节时间不一样的响应曲线。
直流调速系统的MATLAB 仿真一、开环直流速系统的仿真开环直流调速系统的电气原理如图1所示。
直流电动机的电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L 供电,通过改变触发器移相控制信号c U 调节晶闸管的控制角α,从而改变整流器的输出电压,实现直流电动机的调速。
该系统的仿真模型如图2所示。
图1 开环直流调速系统电气原理图图2 直流开环调速系统的仿真模型为了减小整流器谐波对同步信号的影响,宜设三相交流电源电感s 0L =,直流电动机励磁由直流电源直接供电。
触发器(6-Pulse )的控制角(alpha_deg )由移相控制信号c U 决定,移相特性的数学表达式为minc cmax9090U U αα︒-=︒-在本模型中取min 30α=︒,cmax 10V U =,所以c 906U α=-。
在直流电动机的负载转矩输入端L T 用Step 模块设定加载时刻和加载转矩。
仿真算例1 已知一台四极直流电动机额定参数为N 220V U =,N 136A I =,N 1460r /min n =,a 0.2R =Ω,2222.5N m GD =⋅。
励磁电压f 220V U =,励磁电流f 1.5A I =。
采用三相桥式整流电路,设整流器内阻rec 0.3R =Ω。
平波电抗器d 20mH L =。
仿真该晶闸管-直流电动机开环调速系统,观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时的电机转速n 、电磁转矩e T 、电枢电流d i 及电枢电压d u 的变化情况。
N 220V U =仿真步骤:1)绘制系统的仿真模型(图2)。
2)设置模块参数(表1) ① 供电电源电压N rec N 2min 2200.3136130(V)2.34cos 2.34cos30U R I U α++⨯==≈⨯︒② 电动机参数 励磁电阻:f f f 220146.7()1.5U R I ===Ω 励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”。
电枢电阻:a 0.2R =Ω电枢电感由下式估算:N a N N 0.422019.119.10.0021(H)2221460136CU L pn I ⨯==⨯≈⨯⨯⨯电枢绕组和励磁绕组间的互感af L :N a N e N 2200.21360.132(V min/r)1460U R I K n --⨯==≈⋅T e 60600.132 1.262π2πK K ==⨯≈ T af f 1.260.84(H)1.5K L I === 电机转动惯量2222.50.57(kg m )449.81GD J g ==≈⋅⨯③ 额定负载转矩L T N 1.26136171.4(N m)T K I ==⨯≈⋅表1 开环直流调速系统主要模型参数3)设置仿真参数:仿真算法odel5s ,仿真时间5.0s ,直流电动机空载起动,起动2.5s 后加额定负载L 171.4N m T =⋅。
4)进行仿真并观察、分析结果(图3)。
(可以用语句plot(tout,yout)进行示波器的曲线处理。
)图3 开环直流调速系统的仿真结果二、转速闭环直流调速系统的仿真带转速负反馈的有静差直流调速系统的电气原理如图4所示,系统由转速给定环节*n U 、转速调节器ASR (放大器p K )、移相触发器GT 、晶闸管整流器UCR和直流电动机M 和测速发电机TG 等组成。
图4 转速闭环直流调速系统电气原理图图5 转速闭环直流调速系统的仿真模型转速负反馈有静差直流调速系统的仿真模型如图5所示,模型在图2开环调速系统的基础上,增加了转速给定*n U ,转速反馈n-feed 、放大器Gain 和反映放大器输出限幅的饱和特性模块Saturation ,饱和限幅模块的输出是移相触发器的控制电压c U ,转速反馈直接取自电动机的转速输出,没有另加测速发电机,取转速反馈系数*nmn NU K n =。
仿真算例2 在算例1的基础上观察转速负反馈系统在不同放大器放大倍数时对转速变化的影响。
仿真步骤:1)绘制系统的仿真模型(图5)。
2)设置模块参数(表2)。
3)设置仿真参数:仿真算法odel5s,仿真时间1.5s,直流电动机空载起动,起动0.5s后加额定负载L 171.4N mT=⋅。
4)进行仿真并观察、分析结果(图6):(用语句plot(tout1,yout1,tout2,yout2,tout3,yout3)进行示波器的曲线处理。
)表2 转速闭环直流调速系统主要模型参数图6 转速闭环直流调速系统的仿真结果三、转速电流双闭环直流调速系统的仿真转速电流双闭环直流调速系统的电气原理如图7所示,由于晶闸管整流器不能通过反向电流,因此不能产生反向制动转矩而使电动机快速制动。
图7 转速电流双闭环直流调速系统的电气原理图双闭环直流调速系统的仿真可以依据系统的动态结构图(图8a)进行,也可以用SIMULINK的Power System模块来组建。
两种仿真的不同在于主电路,前者晶闸管和电动机用传递函数来表示,后者晶闸管和电动机使用Power System 模块,而控制部分则是相同的。
下面对这两种方法分别进行介绍。
1. 基于动态结构图的双闭环直流调速系统仿真双闭环直流调速系统的实际动态结构图如图8b所示,它与图8a的不同之处在于增加了滤波环节,包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。
这是因为电流检测信号中常含有交流分量,为了不使它影响到调节器的输入,需加低通滤波。
这样的滤波环节的传递函数可用一阶惯性环节来表示,其滤波时间常数oi T 可按需要选定,以滤平电流检测信号为准。
然而,在抑制交流分量的同时,滤波环节也延迟了反馈信号的作用,为了平衡这个延迟作用,在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节,称作给定滤波环节。
其意义是,让给定信号和反馈信号经过相同的延时,使二者在时间上得到恰当的配合,从而带来设计上的方便。
同样,由测速发电机得到的转速反馈电压信号含有换向纹波,因此也需要滤波,滤波时间常数用on T 表示。
根据和电流环一样的道理,在转速给定通道上也加入时间常数为on T 的给定滤波环节。
a)b)图8 转速电流双闭环直流调速系统的动态结构图依据系统动态结构图的仿真模型如图9所示,仿真模型与系统动态结构图的各个环节基本上是对应的。
需要指出的是,双闭环系统的转速和电流两个调节器都是有饱和特性和带输出限幅的PI 调节器,为了充分反映在饱和和限幅非线性影响下调速系统的工作情况,需要构建考虑饱和和输出限幅的PI 调节器,过程如下:线性PI 调节器的传递函数为i pi p p1()k sW s k k s s+=+=ττ 式中,p k 为比例系数,i k 为积分系数,时间常数p i /k k =τ。
上述PI 调节器的传递函数可以直接调用SIMULINK 中的传递函数或零极点模块,而考虑饱和和输出限幅的PI 调节器模型如图10所示。
模型中比例和积分环节分为两个通道,其中积分模块Integrate 的限幅表示调节器的饱和限幅值,而调节器的输出限幅值由饱和模块Saturation 设定。
图9 转速电流双闭环直流调速系统仿真模型图10 带饱和和输出限幅的PI 调节器仿真算例3 以算例1的晶闸管-直流电动机系统为基础,设计一个转速电流双闭环控制的调速系统,设计指标为:转速超调量n %10%σ≤,电流超调量i %10%σ≤,过载倍数 1.5λ=,取电流反馈滤波时间常数oi 0.002s T =,转速反馈滤波时间常数on 0.01s T =,取转速调节器和电流调节器的饱和值为12V ,输出限幅值为10V 。
额定转速时转速给定电压*nm10V U =。
通过仿真观察系统的转速、电流响应,以及参数变化(主要是调节器参数)对系统响应的影响。
仿真步骤:1)构建系统的仿真模型(图9)。
2)设置模块参数(调节器参数计算和设定) ① 机电时间常数:m 0.161s T =电磁时间常数:0.076s l T =三相晶闸管整流电路平均失控时间:s 0.0017s T =② 电流调节器ACR 参数的计算*电流反馈系数:*im i N 100.05(V/A)1.5136U K I λ==≈⨯电流环时间常数之和i s oi 0.00170.0020.0037(s)T T T ∑=+=+= ACR 的传递函数为i ACR pi iipi i 11(s)s W K K K s sττ+=+=,其中 时间常数i 0.076s l T ==τ 比例系数i pi Σi S i0.0760.52.57220.0037400.05Rk T K K ⨯==≈⨯⨯⨯τ积分系数piii i2.5733.80.076k k ==≈τ ③ 转速调节器ASR 参数的计算*转速反馈系数:*nm n N 100.00667(V min/r)1500U K n ==≈⋅电流环等效时间常数i 220.00370.0074(s)T ∑=⨯=转速环时间常数之和n i on 220.00370.010.0174(s)T T T ∑∑=+=⨯+=。
ASR 的传递函数为n ASR pn pipn n 11(s)s W k k k s s+τ=+=τ,其中 时间常数n n 50.01740.087(s)hT ∑τ==⨯= 比例系数i e m pn n n (1)60.050.1320.16110.992250.006670.50.0174h K K T K hK RT ∑+⨯⨯⨯==≈⨯⨯⨯⨯积分系数pn in n10.99126.30.087k k ==≈τ (选择中频段宽度5h =)模型各环节参数如图9所示,其中调节器参数见表3,调节器积分环节限幅值为12V±,调节器输出限幅值为10V±。
表3 转速电流双闭环直流调速系统主要模型参数3)设置仿真参数:仿真算法odel5s,仿真时间2.0s,电动机空载起动,起动0.8s后突加额定负载(dL N 136AI I==)。
4)进行仿真并观察、分析结果(图11):a)b )图11 基于动态结构图的双闭环直流调速系统仿真结果2. 基于Power System 模块的双闭环直流调速系统仿真采用SIMULINK 的Power System 模块组成的转速电流双闭环直流调速系统的仿真模型如图12所示,模型由晶闸管-直流电动机组成的主电路和转速、电流调节器组成的控制电路两部分构成。
其中的主电路部分,交流电源、晶闸管整流器、触发器、移相控制和电动机等环节使用Power System 模型库中的模块。
控制电路的主体是转速和电流两个调节器,以及反馈滤波环节,这部分与前述基于动态结构图的双闭环系统仿真相同。
将这两部分拼接起来即组成晶闸管-电动机转速电流双闭环控制的直流调速系统的仿真模型。