电力拖动自动控制系统仿真作业

《电力拖动自动控制系统》课程实践报告--双闭环直流调速系统MATLAB仿真安阳师范学院物理与电气工程学院基于matelab仿真平台《电机拖动自动控制系统》课程实践双闭环直流调速系统MATLAB仿真指导老师：苗风东姓名：韩衍翀班级：电气一班学号：111102022双闭环直流调速系统MATLAB仿真摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。

具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。

常用的电机调速系统有转速闭环控制系统和电流闭环控制系统，二者都可以在一定程度上克服开环系统造成的电动机静差率，但是不够理想。

实际设计中常采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。

关键词：直流双闭环调速系统电流调节器转速调节器主电路原理图及其说明主电路采用转速、电流双闭环调速系统，使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。

二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。

从而改变电机的转速。

通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差的运行。

仿真结构图双闭环调速系统结构框图仿真步骤根据实验指导书给定数据，在MATLAB中的simulink环境中对系统进行仿真，总结构图2，转速环ASR如图3，电流环ACR如图4所示：图 2总结构图图3转速环ASR图4电流环ACR对图3 、图4进行封装，连接主电路图，开始仿真，观察现象。

仿真结果图电机转速n仿真波直流电动机负载电流Id仿真波形转速调节器输出Ui*波形电流调节器输出电压（整流装置输入电压Uct）波形电机电枢电压Ud0波形波形分析：由转速波形和电枢电流波形可以看出，启动过程经过了电流上升、恒流升速和调速阶段。

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*mU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*iU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。

西交《电力拖动自动控制系统》在线作业 -0001
试卷总分:100 得分:0
一、单选题 (共 30 道试题,共 60 分)
1.逻辑控制无环流可逆系统中，下面不能作为逻辑控制环节输入信号的是（）。

A.“零电流检测”信号
B.“转矩极性鉴别”信号
C.转速给定信号
正确答案:C
2.采用旋转编码器的数字测速方法不包括
A.M法
B.T法
C.M/T法
D.F法
正确答案:D
3.属于H型双极式PWM变换器缺点（）。

A.电流不连续
B.单象限运行
C.开关损耗大
D.低速不平稳
正确答案:C
4.异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是（）。

A.恒压频比控制
B.恒定子磁通控制
C.恒气隙磁通控制
D.恒转子磁通控制
正确答案:D
5.调速范围是指( )。

A.生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围
B.生产机械要求电动机提供的最低转速和最高转速之比叫做调速范围
C.生产机械要求电动机提供的平均转速和最低转速之比叫做调速范围
D.生产机械要求电动机提供的最高转速和平均转速之比叫做调速范围
正确答案:A
6.在三相桥式反并联可逆调速电路和三相零式反并联可逆调速电路中，为了限制环流，需要配置环流电抗器的数量分别是（）。

实验一 转速单闭环直流电机调速系统的性能研究一、实验目的1．验证电动机在理想空载状态下转速的调节过程 2．验证电动机在突然加上负载时转速的调节过程 3. 通过实验了解自控原理中关于控制器设计方法的重要性二、实验原理图1所示为本次实验所用的含PI 调节器的直流电机转速单闭环调速系统。

采用教材例2-1给出的直流电机参数确定图中转速传感器、电机、电力电子装置的数学模型。

图1 含PI 调节器的直流电机转速单闭环调速系统建立系统的仿真模型，通过对I dL 的控制来实现空载和负载的变换。

PI 调节器的参数可根据经验调节，也可采用基于BODE 图的工程最佳设计方法设计。

三、实验步骤1. 在Matlab 的Simulink 中构建图示的仿真模型。

系统的仿真图2. 电机空载起动的仿真按图2和图3所示分别设置给定值和负载电流的数值，并将仿真时间设置为1s。

图2 给定值模块图3 负载电流模块点击仿真按钮，记录示波器中显示的转速和电流曲线。

对于转速曲线，从上升时间（第一次达到稳态值的时间）、超调量、调节时间、振荡次数等方面对转速曲线进行分析，说明该控制系统的性能好坏，并写在实验报告上。

3. 仿真分析系统的抗扰动性能双击图中的IdL模块，按照图4设置仿真模块的数值。

仿真时间设置为1.5s。

图4 IdL模块的参数设置点击仿真按钮，记录示波器中显示的转速和电流曲线。

对于转速曲线，从转速降落（转速下降的最大值）、恢复时间、振荡次数等方便对转速曲线进行分析，说明该控制系统的抗扰动能力的好坏，并写在实验报告上。

4.验证基于BODE图的工程最佳设计方法的优越性将下图中的比例环节和积分环节的参数重新设置为初始值1，IdL模块的值重新设置为0。

现增加一个控制要求：要求系统没有超调量。

请自行调节比例环节和积分环节的参数，将你认为性能已调节到最好的系统的输出曲线记录下来，并粘贴在实验报告上。

仿真时间改回为原来的10s。

注意：如果输出曲线很快能接近稳态值，但有迟迟达不到稳态值，这种情况称为爬坡现象，这在自控系统中是不允许的。

设计一个直流调速系统，要求调速范围20D ≥，且空载起动时的电流超调量5%i σ≤，要求转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量10%n σ≤。

基本数据如下：直流电动机：额定电压220V N U =，额定电流136A N I =，额定转速1460r /min N n =，0.132V min/e C r =⋅，允许过载倍数 1.5λ=。

励磁电压220V f U =，励磁电流 1.5A f I =。

采用三相桥式晶闸管整流电路，整流内阻0.3rec R =Ω；晶闸管装置放大系数：40s K =。

电枢回路总电阻0.5R =Ω，电枢回路电磁时间常数0.03s l T =，电力拖动系统机电时间常数0.18s m T =，平波电抗器20mH d L =。

完成以下问题（第1-5题必做；第6-8题选做1道题）：1、建立双闭环直流调速系统的动态结构图，并分析其数学模型（用传递函数表示）2、利用工程设计法设计转速ASR 调节器、电流ACR 调节器。

3、试设计用于转速给定的直流辅助电源系统设计。

（提示：直流电源输出电压连续可调，且具有稳压环节）4、基于MATLAB/Simulink 仿真平台，搭建直流调速系统仿真模型，并合理设置参数，完成以下仿真分析：（1）转速调节器ASR 不带积分、输出限幅，仿真调速系统起动及转速、负载突变时的动态过程，并分析仿真结果及其原因。

（2）转速调节器ACR 不带积分、输出限幅，仿真调速系统起动及转速、负载突变时的动态过程，并分析仿真结果。

（3）合理设置仿真参数，使电机由满载正向电动状态过渡到半载反向电动状态。

试结合电机的转速和转矩仿真波形图，分析电机的运行状态。

5、试评价电力拖动系统对环境、社会可持续发展的影响。

6、若直流电机参数不变，现有330V 的直流电压源，试设计一套采用PWM 控制的直流脉宽调速系统，调速范围100D ≥，空载起动时电流超调5%i σ≤，要求转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调10%n σ≤。

电力拖动设计与仿真报告1. 引言电力拖动是一种利用电车辆近零排放的动力系统，实现汽车的运动和驱动的技术。

电力拖动可以大大减少对环境的污染，并提高能源利用率。

本报告将介绍电力拖动的设计与仿真，以及对比分析不同设计参数对系统性能的影响。

2. 设计概述电力拖动的系统由电机、电池、控制器等组成。

电机通过控制器控制电池的输出电流，从而驱动汽车运动。

设计的目标是实现高效率的能量转换和卓越的性能。

3. 电机选择和建模在本次设计中，我们选择了无刷直流电机。

针对设计要求，我们建立了电动机的数学模型，包括电动机的转矩方程、速度方程和电流方程。

通过模拟电机在不同负载下的性能，我们可以进一步优化电机设计参数。

4. 电池容量选择和优化电池的容量直接影响电车的续航里程。

我们根据电动机的模型和预设的运动路线，计算了不同电池容量下的续航里程。

通过综合考虑续航里程和整车重量的关系，我们选取了最佳的电池容量，并进一步优化了电池的充放电策略。

5. 控制器设计与仿真控制器是电力拖动系统的核心，负责实时监测车辆状态，并根据需求控制电池的输出电流。

我们采用了PID控制算法来实现速度调节和位置控制。

通过仿真，我们可以评估不同控制参数对系统响应时间、稳定性等性能指标的影响。

6. 仿真结果与分析基于以上设计与建模，我们进行了电力拖动系统的仿真，并分析了不同设计参数对系统性能的影响。

通过仿真结果，我们发现优化的电池容量能够显著提升续航里程，而适当调整控制器参数可以提高系统的稳定性和响应速度。

此外，我们还发现高效的电机设计能够减少能量损失，从而提高系统效率。

7. 结论本报告介绍了电力拖动系统的设计与仿真。

通过建立电动机模型、优化电池容量选择和设计控制器，我们能够对电力拖动系统的性能进行预测和优化。

通过仿真分析，我们可以明确不同设计参数对系统性能的影响，为实际系统的设计和开发提供指导。

电力拖动系统的应用具有重要的意义，能够推动汽车行业向环保和高效能源的发展方向迈进。

电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告实验一单闭环转速反馈控制直流调速系统一．【实验目的】1. 加深对比例积分控制的无静差直流调速系统的理解；2. 研究反馈控制环节对系统的影响和作用 .二．【实验步骤和内容】1. 仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。

2. 仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置 .转速负反馈闭环调速系统 :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电动机电动势系数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K s=44，滞后时间常数T s =0.00167s，电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数T1 =0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s，转速反馈系数α=0.01V.min/r对应额定转速时的给定电压U n∗ =10V 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图如图 5-1 所示。

图 5-1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图图 5-2 开环比例控制直流调速系统仿真模型图图 5-3 开环空载启动转速曲线图图 5-4 开环空载启动电流曲线图图 5-5 闭环比例控制直流调速系统仿真模型图在比例控制直流调速系统中，分别设置闭环系统开环放大系数 k=0.56 , 2.5, 30 ，观察转速曲线图，随着 K 值的增加，稳态速降减小，但当 K 值大于临界值时，系统将发生震荡并失去稳定，所以 K 值的设定要小于临界值。

当电机空载启动稳定运行后，加负载时转速下降到另一状态下运行，电流上升也随之上升。

图 5-6 k=0.56 转速曲线图图 5-7 k=0.56 电流曲线图图 5-8 k= 2.5 转速曲线图图 5-9 k= 30 转速曲线图图 5-10 闭环比例积分控制直流调速系统仿真模型图图 5-11 PI 控制转速 n 曲线图图 5-12 PI 控制电流曲线图在闭环比例积分（ PI ）控制下，可以实现对系统无静差调节，即, 提高了系统的稳定性。

电力拖动自动控制系统Matlab仿真实
验报告
电力拖动自动控制系统
---Matlab仿真实验报告
实验一二极管单相整流电路一．【实验目的】
1．经过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；
2．经过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。

图1-1 二极管单相整流电路仿真模型图
二．【实验步骤和内容】
1.仿真模型的建立
①打开模型编辑窗口；
②复制相关模块；
③修改模块参数；
④模块连接；
2.仿真模型的运行
①仿真过程的启动；
②仿真参数的设置；
3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。

三．【实验总结】
由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。

图1-2 整流电压输出波形图图1-3 整流电流输出波形图
图1-4 整形电压、电流输出波形图
实验二三相桥式半控整流电路
一．【实验目的】
1．经过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；
2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。

二．【实验步骤和内容】
1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块
参数，模块连接。

2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。

相应的参数设置：
（1）交流电压源参数U=100 V，f=25 Hz，三相电源相位依次延迟120°。

电力拖动自动控制系统仿真实验报告课程名称：电力拖动自动控制系统课程编号：年级/专业/班：姓名：学号：任课老师：实验总成绩：电力拖动自动控制系统仿真实验报告实验项目名称：转速反馈控制直流调速系统实验指导老师：一、实验目的：1、进一步学习利用MA TLAB下的SIMULINK来对控制系统进行仿真。

2、掌握转速、电流反馈控制直流调速系统的原理。

3、学会利用工程的方法设计ACR、ASR调节器的方法。

二、仿真实验电路模型：比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型三、实验设备及使用仪器：安装windows系统和MATLAB软件的计算机一台四、仿真实验步骤（按照实际建模操作过程填写）：1、打开模型相关编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏中新模型的图标或选择File —New—Model菜单项实现。

复制相关原器件：双击所需要子模块图标，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。

2、模块连接：以鼠标左键单击起点模块输出端，拖动鼠标至终点模块输入端处，则在两模块间产生—>线。

修改相关参数：双击模型图案，则出现关于该图案的对话框，通过修改对话框内容来设定模块的参数。

3、仿真过程的启动：单击启动仿真工具的按钮或选择Simulation—Strat菜单栏，则可启动仿真过程，再双击Scope模块就可以显示仿真结果。

4、仿真参数的设置：为了清晰地观测仿真结果，需要对示波器显示格式作一个修改，对示波器的默认值注意改动，这里把Strat time和Stop time栏分别填写仿真的起始时间和结束时间，把默认时间从10.0s修改为0.6s。

重新启动仿真。

5、调节其参数的调整：根据工程的要求，选择一个合适的PI参数。

Kp=0.25,1/t=3,系统转速的相应无超调，但调节时间很长；当Kp=0.8，1/t=15，系统转速的相应的超调较大，但快速性较好。

五、实验数据、图表或计算等：修改控制参数后的仿真结果Kp=0.25,1/t=3,系统转速的相应无超调，但调节Kp=0.8，1/t=15，系统转速的相应的超调较大，但快速性较好。

电力拖动自动控制系统---Matlab仿真实验报告实验一二极管单相整流电路一．【实验目的】1．通过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；2．通过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。

图1-1二极管单相整流电路仿真模型图二．【实验步骤和内容】1.仿真模型的建立1打开模型编辑窗口；2复制相关模块；3修改模块参数；4模块连接；2.仿真模型的运行1仿真过程的启动；2仿真参数的设置；3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。

三．【实验总结】由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。

图1-2整流电压输出波形图图1-3整流电流输出波形图图1-4整形电压、电流输出波形图实验二三相桥式半控整流电路一．【实验目的】1．通过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。

二．【实验步骤和内容】1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。

2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。

相应的参数设置：（1）交流电压源参数U=100V，f=25Hz，三相电源相位依次延迟120°。

（2）晶闸管参数Rn=0.001Ω，Lon=0.0001H，Vf=0V，Rs=50Ω，Cs=250e-6F。

（3）负载参数R=10Ω，L=0H，C=inf。

（4）脉冲发生器的振幅为5V，周期为0.04s（即频率为25Hz），脉冲宽度为2。

图2-1三相桥式半控整流电路仿真模型图当α=0°时，设为0.0033s，0.0166s，0.0299s。

图2-2α=0°整流输出电压等波形图当α=60°时，触发信号初相位依次设为0.01s，0.0233s，0.0366s。

图2-3α=60°整流输出电压等波形图三.【实验总结】三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、双反星形可控整流电路以及十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。

电力拖动自动控制系统---Matlab仿真实验报告实验一二极管单相整流电路一.【实验目的】1.通过对二极管单相整流电路的仿真,掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识;2.通过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。

图1-1 二极管单相整流电路仿真模型图二．【实验步骤与内容】1.仿真模型的建立①打开模型编辑窗口;②复制相关模块;③修改模块参数;④模块连接;2.仿真模型的运行①仿真过程的启动;②仿真参数的设置;3.观察整流输出电压、电流波形并作比较,如图1-2、1-3、1-4所示。

三．【实验总结】由于负载为纯阻性,故输出电压与电流同相位,即波形相同,但幅值不等,如图1-4所示。

图1-2 整流电压输出波形图图1-3 整流电流输出波形图图1-4 整形电压、电流输出波形图实验二三相桥式半控整流电路一.【实验目的】1.通过对三相桥式半控整流电路的仿真,掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识;2.研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理与全过程。

二．【实验步骤与内容】1.仿真模型的建立:打开模型编辑窗口,复制相关模块,修改模块参数,模块连接。

2.仿真模型的运行;仿真过程的启动,仿真参数的设置。

相应的参数设置:(1)交流电压源参数U=100 V,f=25 Hz,三相电源相位依次延迟120°。

(2)晶闸管参数Rn=0、001 Ω,Lon=0、000 1 H,Vf=0 V,Rs=50 Ω,Cs=250e-6 F。

(3)负载参数R=10 Ω,L=0 H,C=inf。

(4)脉冲发生器的振幅为5 V, 周期为0、04 s ( 即频率为25 Hz), 脉冲宽度为2。

图2-1 三相桥式半控整流电路仿真模型图当α=0°时, 设为0、003 3s,0、016 6s,0、029 9 s。

图2-2 α=0°整流输出电压等波形图当α=60°时,触发信号初相位依次设为0、01s,0、0233s,0、0366s。

文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.1 实验一 电力拖动仿真基础知识单相半波可控整流电路阻感性负载 单相半波可控整流电路阻感性负载 （︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）单相半波可控整流电路阻性负载 单相半波可控整流电路阻性负载（︒=60α，R=10Ω） （︒=30α，R=10Ω）单相半波可控整流电路阻感性负载及续流管 单相半波可控整流电路阻感性负载及续流管（︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）实验三 三相整流电路的仿真1 、三相半波可控整流电路的仿真阻感性负载（︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω） 阻性负载（︒=30α，R=10Ω）阻性负载（︒=60α，R=10Ω） 阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）2、三相全桥式可控整流电路阻性负载（︒=60α，R=10Ω） 阻性负载（︒=60α，R=10Ω）阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）实验四 单闭环直流调速系统MATLAB 仿真1、3/1,25.0==τpi K 2、 43.11/1,56.0==τpi K 3、15/1,8.0==τpi K 实验二单相桥式整流电路仿真阻感性负载 阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）阻性负载 阻性负载（︒=60α，R=10Ω） （︒=30α，R=10Ω）阻感性负载及续流管 阻感性负载及续流管（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）。

电力拖动与自动控制系统仿真实验报告实验一 转速反馈控制直流调速系统仿真一、实验参数直流电动机：额定电压220N U V =，额定电流55dN I A =，额定转速1000/min N n r =，电动机电动势系数0.192min/e C V r =。

假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数44s K =，滞后时间常数0.00167s T s =。

电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数0.00167l T s =，电力拖动系统机电时间常数0.075m T s =。

转速反馈系数0.01min/V r α= 。

对应额定转速时的给定电压10n U V *=。

二、实验框图图1 比例积分控制的直流调速系统仿真框图三、仿真实验运行1、采用比例积分控制的直流调速系统时，仿真模型如下：图2 比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型（1）若只采用比例调节器（取消积分环节），仿真结果如下：①kp=0.25时，直流电动机电流和转速随时间变化的波形如下：图3 kp=0.25时电动机转速波形图4 kp=0.25时，电枢电流波形②kp=0.56时，电动机转速和电流波形如下：图5 kp=0.56时，电动机转速波形 图6 kp=0.56时，电枢电流波形③kp=0.8时，电动机转速和电流的波形如下：图7 kp=0.8时，电动机转速波形 图8 kp=0.8时，电枢电流波形（2）采用比例积分控制的直流调速系统，电枢电流和电动机转速波形如下： ①kp=0.25、1/τ=3时，电动机转速和电枢电流如下：图9 电动机转速波形 图10 电枢电流波形②kp=0.56、1/τ=11.43时，电动机转速和电枢电流如下：图11 电动机转速波形图12 电枢电流波形③kp=0.8、1/τ=15时，电动机转速和电枢电流如下：图13 电动机转速波形图14 电枢电流波形2、具有电流截止负反馈直流电动机调速系统模型如下：图15 带电流截止负反馈直流电动机调速系统的仿真模型根据电流截止负反馈对电流的要求：截至电流/dcr com s I U R =，且(1.~1.2)d c r NI I ≥；堵转电流n com dbl sU U I R *+≈，且(1.5~2.0)dbl N I I =。

实验一转速反馈控制（单闭环）直流调速系统仿真一．实验目的1．研究直流电动机调速系统在转速反馈控制下的工作。

2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统响应特性的影响。

3.观察转速反馈直流调速系统在给定阶跃输入下的转速响应。

二、实验设备1．计算机；2．模拟实验装置系统；3．A/D & D/A 接口卡、扁平电缆（如下图所示）。

总线槽扁平电缆计算机A/D & D/A接口卡模拟实验装置系统三、实验原理直流电动机：额定电压UN220V ，额定电流IdN,55 A额定转速 n N1000r/ min，电动机电势系数 C e 0.192V min/ r 晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数 K s =44，滞后时间常数 T s=0.00167s 。

电枢回路总电阻 R=1.0 Ω，电枢回路电磁时间常数 T1=0.00167s ，电力拖动系统机电时间常数 T m =0.075s 。

转速反馈系数α=0.01 V ·min/r。

对应额定转速时的给定电压 U n*10V图 1比例积分控制的直流调速系统的仿真框图四、实验内容1.仿真模型的建立进入 MATLAB，单击 MATLAB命令窗口工具栏中的SIMULINK图标，图2 SIMULINK 模块浏览器窗口(1)打开模型编辑窗口：通过单击 SIMULINK 工具栏中新模型的图标或选择 File →New→ Model 菜单项实现。

(2)复制相关模块：双击所需子模块库图标，则可打开它，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。

在本例中拖入模型编辑窗口的为：Source 组中的 Step 模块； Math Operations 组中的Sum模块和 Gain 模块； Continuous 组中的 Transfer Fcn模块和Integrator模块；Sinks 组中的Scope 模块；图 3模型编辑窗口(3)修改模块参数：双击模块图案，则出现关于该图案的对话框，通过修改对话框内容来设定模块的参数。

《电力拖动自动控制系统》大型作业题一、填空1、变（）调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控（）。

2、在直流闭环调速系统中，通常在电动机轴上安装一台（）引出与转速成正比的（）。

3、对于调速系统的转速控制，归纳起来有以下三个方面：（）、（）、（）。

4、闭环系统与开环系统相比，反馈闭环控制主要有以下几个方面的优越性：机械特性（）、静差率（）、调速范围（）。

5、闭环调速系统的调速精度依赖于（）和（）精度。

6、直流调速系统要达到无静差调速，要采用（）规律。

7、直流调速系统的双闭环调速系统指的是（）负反馈和（）负反馈。

8、双闭环调速系统中设置了（）调节器和（）调节器。

9、转速、电流双闭环调速系统（）调节器的输出作为（）调节器的输入，再用（）调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。

10、调节器的工程设计过程通常分成两步：第一步选择调节器的（），第二步选择调节器的（）。

11、设计多环控制系统的一般原则是从（）开始，一环一环地逐步向（）扩展。

12、直流三环调速系统就内环的反馈参数而言，有带（）内环和带（）内环两类。

13、在直流电动机可逆调速系统中，可逆线路有两种方式：（）可逆线路和（）可逆线路。

14、励磁反接可逆线路只适用于对快速性要求（），正反转（）的大容量可逆线路。

15、直流脉宽调速变换器有不可逆和可逆两类，可逆变换器又有（）式、（）式、（）式等多种电路。

16、直流脉宽调速变换器的结构型式有（）型、（）型等类型。

17、从能量转换的角度上看，可以把异步电动机的调速系统分成转差功率（）型、（）型、（）型等三大类型。

18、当异步电动机电路参数不变时，在一定转速下，电动机的电磁转矩T e与定子电压U的（）成正比。

19、从结构上看静止变频装置可分为（）变频和（）变频两类。

20、从变频电源的性质上看。

不论是交-交变频还是交-直-交变频，都可分为（）变频器和（）变频器两大类。

21、电压源交-直-交变频器适应于（）拖动，稳频稳压电源。

一、选择题1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是A．PID B．PI C．P D．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率A．越小B．越大C．不变D．不确定3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是A．降电压调速B．串级调速C．变极调速D．变压变频调速4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是A．比例控制B．积分控制C．微分控制D．比例微分控制5．控制系统能够正常运行的首要条件是A．抗扰性B．稳定性C．快速性D．准确性6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越低,则系统的稳定精度A．越高B．越低C．不变D．不确定7．常用的数字滤波方法不包括A．算术平均值滤波B．中值滤波C．中值平均滤波D．几何平均值滤波8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括A．转速调节阶段B．电流上升阶段C．恒流升速阶段D．电流下降阶段10．三相全波整流电路的平均整流电压为A．B．C．D．11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是A．饱和非线性控制B．转速超调C．准时间最优控制D．饱和线性控制12．下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是A．降电压调速B．变极对数调速C．变压变频调速D．转子串电阻调速13．SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的A．正弦波B．方波C．等腰三角波D．锯齿波14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是A．高阶B．低阶C．非线性D．强耦合15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是A．故障保护B．PWM生成C．电流调节D．转速调节16．比例微分的英文缩写是A．PI B．PD C．VR D．PID 17．调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准A．平均速度B．最高速C．最低速D．任意速度18．下列异步电动机调速方法属于转差功率馈送型的调速系统是A．降电压调速B．串级调速C．变极调速D．变压变频调速19．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越高,则系统的稳定精度A．越高B．越低C．不变D．不确定20．采用旋转编码器的数字测速方法不包括A．M法B．T法C．M/T法D．F法21．转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR 22．下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是A．只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的B．反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动C．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定D．系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度23．笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速，下列哪种方式控制性能最好A．恒控制B．恒控制C．恒控制D．恒控制24．SPWM技术中，载波是频率比期望波高得多的A．正弦波B．方波C．等腰三角波D．锯齿波25．下列不属于交流异步电动机动态数学模型特点的是A．高阶B．线性C．非线性D．强耦合26．在微机数字控制系统的故障保护中断服务子程序中，工作程序正确的是A．显示故障原因并报警——分析判断故障——封锁PWM输出——系统复位B．显示故障原因并报警——封锁PWM输出——分析判断故障——系统复位C．封锁PWM输出——分析判断故障——显示故障原因并报警——系统复位D．分析判断故障——显示故障原因并报警——封锁PWM输出——系统复位27．正弦波脉宽调制的英文缩写是A．PID B．PWM C．SPWM D．PD 28．转速负反馈调速系统的静特性方程中K的表达式为A．B．C．D．29．采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于A．无静差调速系统B．有静差调速系统C．双闭环调速系统 D．交流调速系统30．异步电动机数学模型的组成不包括A．电压方程B．磁链方程C．转矩方程D．外部扰动二、填空题1．常用的可控直流电源有、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器。

转速。

电流反馈控制直流调速系统的仿真1.电流环仿真设计
1）根据工程设计的方法将电流环校成典型Ⅰ系统，典型Ⅰ系统的跟随性较好，超调量较小。

T=Toi=Ts=0.037s 。

K I=1/ T=135.1；
T=0.03s ；
Ki=1.013T=0.03
根据上述的设计参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为σ=4.3%<5%，符合设计要求动态框架图：
（1）以KT=0.5.T=0.03电流波形
（2）利用仿真模型观察PI参数对跟随性能指标的影响趋势以KT=0.25的关系式按典型I型系统的设计方法得到了PI调节器的传递函数为
0.5067+16.89/s，得到电流环的阶跃响应仿真结果,无超调，但上升时间长。

电流环输出波形
（3）调整以K=1.0的关系式得到PI调节器的传递函数为
2.027+67.567/s，得到电流环阶跃响应仿真图，超调大，但上升时间
短。

总结：从以上各电流环的图形得出KT越大时上升时间越快，但同时超调量也比较大，当KT=0.5时，各项动态参数较合理。

2速度环的系统仿真
速度环的仿真模型
1）转速环空载高速启动波形图取KT=0.5，h=5
2)转速环满载高速启动波形图，启动时间延长，退饱和和超调量减少
3）转速环的抗扰波形图，空载稳定运行时突然加额定负载的转速与电流的响应曲线。