电力拖动课程设计--转速单闭环直流系统的仿真

电⼒拖动⾃动控制系统实验报告

电⼒拖动⾃动控制系统实验

实验⼀转速反馈控制直流调速系统的仿真

⼀、实验⽬的1、了解MATLAB下SIMULINK软件的操作环境和使⽤⽅法。

2、对转速反馈控制直流调速系统进⾏仿真和参数的调整。

⼆、转速反馈控制直流调速系统仿真根据课本的操作步骤可得到如下的仿真框图：

图 1 仿真框图1、运⾏仿真模型结果如下：

图2 电枢电流随时间变化的规律

图3 电机转速随时间变化的规律2、调节参数Kp=0.25 1/τ=3 系统转速的响应⽆超调但调节时间长

3、调节参数Kp=0.8 1/τ=15 系统转速的响应的超调较⼤，但快速性较好

实验⼩结

通过本次实验初步了解了MATLAB下SIMULINK的基本功能，对仿真图的建⽴了解了

相关模块的作⽤和参数设置。并可将其⽅法推⼴到其他类型控制系统的仿真中。

实验⼆转速、电流反馈控制直流调速系统

仿真

⼀、实验⽬的及内容

了解使⽤调节器的⼯程设计⽅法，是设计⽅法规范化，⼤⼤减少⼯作计算量，但⼯程设计是在⼀定近似条件下得到的，⽤MATLAB仿真可根据仿真结果对设计参数进⾏必要的修正和调整。

转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应⽤最⼴泛的直流调速系统，对于需要快速正、反转运⾏的调速系统，缩短起动、制动过程的时间成为提⾼⽣产效率的关键。为了使转速和电流两种负反馈分别起作⽤，可在系统⾥设置两个调节器，组成串级控制。

⼀、双闭环直流调速系统两个调节器的作⽤1)转速调节器的作⽤

（1）使转速n跟随给定电压*m

U变化，当偏差电压为零时，实现稳态⽆静

差。

（2）对负载变化起抗扰作⽤。

（3）其输出限幅值决定允许的最⼤电流。2)电流调节器的作⽤

（1）在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压*

i

U变化。

（2）对电⽹电压波动起及时抗扰作⽤。

（3）起动时保证获得允许的最⼤电流，使系统获得最⼤加速度起动。

（4）当电机过载甚⾄于堵转时，限制电枢电流的最⼤值，从⽽起⼤快速的安全保护作⽤。当故障消失时，系统能够⾃动恢复正常。三、电流环仿真模型设计

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-- 比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真

一、实验目的

1.熟练使用MATLＡB下的SIＭULIＮK仿真软件。

2．通过改变比例系数𝐾𝑃以及积分时间常数τ的值来研究𝐾𝑃和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。

二、实验内容

1.调节器的工程设计

2.仿真模型建立

3．系统仿真分析

三、实验要求

建立仿真模型,对参数进行调整,从示波器观察仿真曲线,对比分析参数变化对系统稳定性,快速性等的影响。

四、实验原理

图4-1 带转速反馈的闭环直流调速系统原理图

调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围,又要降低静差率,唯一的方法采用反馈控制技术,构成转速闭环的控制系统。转速闭环控制可以减小转速降落,降低静差率，扩大调速范围。在直流调速系统中，将转速作为反馈量引进系统，与给定量进行比较,用比较后的偏差值进行系统控制，可以有效的抑制甚至消除扰动造成的影响。

当t=0时突加输入𝑈in时,由于比例部分的作用，输出量立即响应，突跳到𝑈ex(𝑡)=𝐾𝑃𝑈in,实现了快速响应;随后𝑈ex(𝑡)按积分规律增长，𝑈ex(𝑡)=𝐾𝑃𝑈in+(𝑡/τ)𝑈in。在𝑡=𝑡1时，输入突降为０，𝑈in＝0,𝑈ex(𝑡)=(𝑡1/τ)𝑈in,使电力电子变换器的稳态输出电压足以克服负载电流压降，实现稳态转速无静差。

五、实验各环节的参数及𝐊𝐏和1/τ的参数的确定

5．1各环节的参数: +

𝑈d

_

+

𝑈tg

-

A

UPE

TG M 𝑈n∗ ∆𝑈n 𝑈c

𝑈n ~

+

_

- + +

_

+

_ 𝑈in +

_ --

-- 直流电动机:额定电压𝑈N=220V,额定电流𝐼dN=5５A，额定转速𝑛N=1000r/miｎ,电动机电动势系数𝐶e＝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=0．00167ｓ。

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双闭环直流调速系统

的设计及其仿真

班 级：自动化

学 号：

姓 名：

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目 录

1前言 …………………………………………………………………3

1.1课题研究的意义…………………………………………………………3

1.2课题研究的背景…………………………………………………………3

2总体设计方案…………………………………………………………3

2.1 MATLAB 仿真软件介绍…………………………………………………3

2.2设计目标…………………………………………………………………4

2.3系统理论设计 …………………………………………………………5

2.4仿真实验 ………………………………………………………………9

2.5仿真结果……………………………………………………………10

3结论……………………………………………………………12

4参考文献 ……………………………………………………………13

1 前言

1.1 课题研究的意义 .

现代运动控制技术以各类电动机为控制对象，以计算机和其他电子装置为控制手段，以电力电子装置为弱电控制强电的纽带，以自动控制理论和信息处理理论为基础，以计算机数字仿真和计算机辅助设计为研究和开发的工具。直调调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。且直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义[1]。

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1文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 【关键字】设计

东北大学秦皇岛分校控制工程学院

《自动控制系统》课程设计

设计题目： 转速单闭环直流电机调速系统设计与仿真

学 生：张 海 松

专 业：自 动 化

班级学号：

指导教师：王 立 夫

设计时间：2012年6月27日

东北大学秦皇岛分校控制工程学院

《自动控制系统》课程设计任务书

专业 ：自动化 班级 ：509 学生姓名 ：

设计题目：转速单闭环直流电机调速系统设计与仿真

一、设计实验条件

实验设备：PC机

二、设计任务

直流电机额定电压，额定电枢电流，额定转速，电枢回路总电阻，电感，励磁电阻，励磁电感，互感，，允许过载倍数。晶闸管装置放大系数：，时间常数：，

设计要求：对转速环进行设计，并用Matlab仿真分析其设计结果。

目录

绪论--------------------------------------------------------------------------------1

1.转速单闭环调速系统设计意义-----------------------------1

2.原系统的动态结构图及稳定性的分析-----------------------2

2.1 转速负反应单闭环控制系统组成-----------------------2

2.2 转速负反应单闭环控制系统的工作原理-----------------3 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.