本科課程設(shè)計(jì)題目轉(zhuǎn)速電反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的真

月1轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)轉(zhuǎn)速、電流饋控制直流速系統(tǒng)仿真摘要轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是靜、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良、應(yīng)用最廣泛的直流調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)于需要快速正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)，縮短起動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程的時(shí)間成為提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵了使轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用在系統(tǒng)里設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，組成串級(jí)控制。本文介紹了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本原理，而且用對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)調(diào)速、轉(zhuǎn)速、電流、Simulink一設(shè)的目任（一）述本次仿真設(shè)計(jì)需要用到的是Simulink仿真方法，Simulink是Matlab最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。（二）真題目某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)流裝置采用三相橋式電路本數(shù)據(jù)如下：直流電機(jī)參數(shù)為：額定電壓

U

,額定電流I；額定轉(zhuǎn)n,C0.132r，e允許過(guò)載倍

；晶閘管裝置放大系數(shù)

K

電樞回路總電時(shí)間常0.03,0.18；lm電流反饋系數(shù)

0.05/A；α=0.00666Vmin/r。（三）完成的任務(wù)用MATLAB建立電流環(huán)仿真模型；分析電流環(huán)不同參數(shù)下的仿真曲線；用MATLAB建立轉(zhuǎn)速環(huán)仿真模型；分析轉(zhuǎn)速環(huán)空載起動(dòng)、滿載起動(dòng)、抗擾波形圖仿真曲線。2二雙環(huán)流速統(tǒng)組為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)連接，如1示，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器SR和ACR一般都采用PI調(diào)節(jié)器因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器作為校正裝置既可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)得到無(wú)靜差調(diào)速，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；作為控制器時(shí)又能兼顧快速響應(yīng)和消除靜差兩方面的要求。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，采用PI調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)獲得良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如：圖1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖三計(jì)算建及真一設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的原則是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。從電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）開始，對(duì)其進(jìn)行必要的變換和近似處理，然后根據(jù)電流環(huán)的控制要求確定把它校正成哪一類典型系統(tǒng)。再按照控制對(duì)象確定電流調(diào)節(jié)器的類型按動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)要求確定電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)。電流環(huán)設(shè)計(jì)完成后，把電流環(huán)等效成轉(zhuǎn)速環(huán)（外環(huán)）中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再用同樣的方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。二電流調(diào)節(jié)器內(nèi)環(huán)）設(shè)計(jì)的電流環(huán)的整體仿真模型如圖所示：3（一）流環(huán)各個(gè)模的參數(shù)置已知題目：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用相橋式路參數(shù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：220V，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r，允許過(guò)載倍數(shù)λ；晶閘管裝置放大系數(shù)：=40；電樞回路總電阻：R=0.5Ω；時(shí)間常數(shù)：Ti=0.03s，Tm=0.18s；電流反饋系數(shù)：β=0.05V/A；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：1、確定時(shí)間常數(shù)

α=0.07V·min/r。1）整流裝置滯后的時(shí)間Ts。按表1晶閘管整流器的失控時(shí)間（）來(lái)設(shè)置，表1如下所示：表1由表可知三相橋式電路的平均失控時(shí)間為Ts=0.00167s2）電流濾波時(shí)間常數(shù)。由上表知道Tsmax=3.33，為了基本濾平波頭，應(yīng)有(1~2)Toi=3.33ms,因此我們?nèi)oi=2ms=0.002s.3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和TΣi。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取4TΣi=Ts+Toi=0.00367s。2、各模塊的設(shè)置（除ACR模塊）將各模塊的參數(shù)輸入圖1的電流環(huán)各模塊中即可得到圖2示的仿真模型；3、ACR參數(shù)設(shè)置ACR的傳遞函數(shù)式為：即：=Ki+Kp/s1）電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)為：τi=Tl=0.03s2）電流環(huán)開環(huán)增益：Ki=KT/TΣi=KT/0.00367其中參數(shù)關(guān)系KT按表2如下所示：表3)KT=0.5時(shí)PI傳函W=Ki+Kp/s=0.5/0.00367+（0.5/0.00367）/0.03s=1.0134+33.78/s同理：KT=0.25時(shí)PI傳函W=Ki+Kp/s=0.5067+16.89/sKT=1時(shí)PI傳函W=Ki+Kp/s=2.027+67.567/s4、在Simulink模型窗口工具欄里的——>ConfigurationParameters菜單項(xiàng)可以更改Starttime和Stoptime的值按需要分別設(shè)為0.0s和0.05s或0.1s。（二）流環(huán)的仿真形5KT=0.5時(shí)，ACR中的PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為ACR

=1.0134+33.78/s，按圖2模型仿真可以得到電流環(huán)階躍響應(yīng)的仿真輸出的波形如右圖6所示：其超調(diào)量滿足σ≦。三轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器外環(huán)）設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速環(huán)的整體仿真模型如圖所示：6ss（一）速環(huán)各個(gè)模的參數(shù)置由電流環(huán)的仿真知電流環(huán)的參數(shù)取時(shí)超調(diào)量滿足綜合條件，電流環(huán)模塊的值保持不變。1、定時(shí)間數(shù)1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/Ki。由上面可知取KiTi0.5，則1/Ki=Σi0.0074s2）數(shù)；3）轉(zhuǎn)速環(huán)時(shí)間常數(shù)TW11.7Σ；ASR2、去電流各模塊按圖所示編號(hào)置如下（1）將①框的階躍輸入將Steptime設(shè)為0，Initialvalue設(shè)為0，F(xiàn)inalvalue設(shè)為10；②框?qū)?yīng)結(jié)構(gòu)圖中的模塊，由例題3-2得到的結(jié)果，其傳遞函數(shù)設(shè)置為即Gain3設(shè)置為，Gain4設(shè)置為134.48；③框的Saturation將其上界（upper）和下界（lower）分別設(shè)置為10和-10；（4）④框的函數(shù)式為α/(Tons+1)=0.00666/(0.01s+1)；⑥框的函數(shù)式1/Ce=1/0.132=7.576；⑤框的階躍信號(hào)按要求輸入：將time設(shè)為0，Initialvalue設(shè)為0；空（負(fù)載電流I

dL

為0）時(shí)，階躍信號(hào)Step1的Finalvalue設(shè)為0；滿（負(fù)載電流

IdL

為136）時(shí)，階躍信號(hào)Step1的Finalvalue設(shè)為136（電動(dòng)機(jī)的額定電流為A做干擾測(cè)試時(shí)將Steptime設(shè)為1設(shè)為0，F(xiàn)inalvalue設(shè)為100。()轉(zhuǎn)速環(huán)系統(tǒng)仿1、空載起動(dòng)時(shí),階躍信號(hào)Step1的Finalvalue輸入設(shè)為0,仿真波形如圖所示：72、滿載起動(dòng)時(shí)，階躍信號(hào)Step1的Finalvalue設(shè)為136,仿真波形如圖所示：3、抗干擾性的測(cè)試，將階躍信號(hào)Step1的Steptime設(shè)置為1，將value設(shè)置為0，將Finalvalue設(shè)置為100（或其他到136均可做干擾其他設(shè)置不變，仿真如圖所示：8四小與會(huì)這次課程設(shè)計(jì)中，Matlab仿真上面有很多自己不懂的地方，尤其simulink各模塊的參數(shù)設(shè)置及抗干擾性的測(cè)試時(shí)的參數(shù)問題。本次課程設(shè)計(jì)讓我們對(duì)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》的“轉(zhuǎn)速、電流反饋控