《双闭环直流调速系统设计基础和仿真实例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双闭环直流调速系统设计基础和仿真实例（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、双闭环直流调速系统设计基础和仿真实例 主要内容 直流电机控制系统仿真 PID控制算法应用 课程实验报告要求 单片机 工业PC 可编程控制器 直流电机双闭环控制系统仿真 双闭环调速系统的目的 直流电机双闭环控制系统仿真 双闭环调速系统的目的 系统结构图 PWM脉宽调制电路的系统结构框图 1 起动的快速性 2 提高系统抗扰性能 理想电机起动特性 负载抗扰特性 双闭环调速系统的目的 直流电机双闭环控制系统仿真 结论 只要偏差e t 存在 输出U就增加 输出需加限幅措施当e t 0时 U 常数 退饱和过程有超调 具有积分控制作用的系统结构 积分调节器的饱和非线性问题 直流电机双闭环控制系统仿真 对于双
2、闭环V M调速系统 电流环按典型I型系统设计 转速环按典型II型系统设计 典型I型系统 典型II型系统 跟随性能好 抗扰性能好 ASR和ACR的工程设计问题 直流电机双闭环控制系统仿真 电流调节器 转速调节器 系统动态性能 电机起动过程中 电流超调量为4 3 转速超调量为8 3 ASR和ACR的工程设计问题 直流电机双闭环控制系统仿真 ASR和ACR的工程设计问题 理解各环节输出量意义 参数计算依据调节步骤 由内到外调节器的参数整定方法仿真参数设置问题 直流电机双闭环控制系统仿真 直流电机双闭环控制系统仿真 Simulink界面 参数表与模型建立 直流电机双闭环控制系统仿真 传递函数参数设置
3、直流电机双闭环控制系统仿真 直流电机双闭环控制系统仿真 Simulink参数选择 直流电机双闭环控制系统仿真 仿真参数设置 双闭环V M调速系统的动态分析 1 起动特性分析 ASR从起动到稳速 经历了饱和限幅与线性调节两个状态ACR从起动到稳速 只经历线性调节状态 ASR输出特性 ACR输出特性 电流特性 直流电机双闭环控制系统仿真 2 抗扰性能分析 负载突变 电网电压波动 双闭环V M调速系统的动态分析 直流电机双闭环控制系统仿真 3 存在问题分析 仿真结果与理论设计具有一定的差距 系统还未调到最佳状态 在实际装置上应用 与理论设计的分析相差较大 双闭环V M调速系统的动态分析 直流电机双闭
4、环控制系统仿真 负载变化的扰动 使Id变化 交流电源电压波动的扰动 使Ks变化 电动机励磁的变化的扰动 造成Ce变化 放大器输出电压漂移的扰动 使Kp变化 温升引起主电路电阻增大的扰动 使R变化 检测误差的扰动 使 变化 所有这些因素最终都要影响到转速 4 实际系统其它扰动源 直流电机双闭环控制系统仿真 直流电机双闭环控制系统仿真 4 实际系统其它扰动源 直流电机双闭环控制系统仿真 桥式可逆PWM变换器H形主电路结构 U i Ud E id Us t ton T 0 Us O 反向电动运行波形 5 PWM控制方式影响 主要内容 直流电机控制系统仿真 PID控制算法应用 课程实验报告要求 PID
5、调节器之所以经久不衰 主要有以下优点 1 技术成熟 应用广泛2 结构简单 易被人们熟悉和掌握3 不需要建立精确数学模型4 对于一般场合 控制效果可以接受 PID调节器结构 PID控制算法的应用 PID控制率分析 PID控制算法的应用 输出与偏差成比例关系 过渡过程时间短 但过程终了存在余差 输出与偏差的积分成比例 过渡过程结束时无余差 降低了系统的稳定性 PID控制适用于负荷变化大 容量滞后较大 控制品质要求又很高的控制系统 P控制 PI控制 PID控制 PID控制率分析 PID控制算法的应用 PID控制算法的应用问题 抑制 饱和 抗积分饱和的PID控制方法 作用 饱和 引起输出超调 甚至产生
6、振荡 导致不稳定 PID控制算法的应用 算法实现 PID控制算法的应用 PID调节器参数选择 对有自平衡性的系统 应选择包含积分环节的调节器 如PI PI PID 对于无自平衡性的对象 应选不含积分环节的调节器 如P PD 对于具有纯滞后性质的对象 往往要加入微分环节 在工程上PID调节器的参数常常通过实验来确定 或通过凑试 实验结合经验公式来确定 按先比例 后积分 再微分的步骤 在选择调节器参数前 应先确定调节器的结构 以保证系统稳定 并尽可能的消除静差 PID调节器参数的选择可通过理论法或实验法 PID控制算法的应用 PID参数对控制性能的影响 使系统的调节作用增强StabilityDec
7、rease 使系统消除余差的速度增强StabilityDecrease 微分作用的增强 即Td增大 从理论上讲使系统的超前作用增强 稳定性得到加强 但高频噪声起放大作用 因而 微分作用不适合于测量噪声较大的对象 StabilityDecrease PID控制算法的应用 例 考虑一个三阶对象模型研究分别采用P PI PD PID控制策略闭环系统的阶跃响应 PID控制算法的应用 PID控制特性仿真分析 1 当只有比例控制时 Kp取值从0 2 2 0变化 变化增量为0 6 则闭环系统的MATLAB程序及阶跃响应曲线如下 PID控制算法的应用 由曲线可见 当Kp增大时 系统响应速度加快 幅值增高 当
8、Kp达到一定值后 系统将会不稳定 PID控制算法的应用 2 采用PI控制时 Td 0 令Kp 1 Ti 取值从0 7 1 5变化 变化增量为0 2 则实现该功能的MATLAB程序及闭环阶跃响应曲线为 PID控制算法的应用 PID控制算法的应用 由曲线可见 当Ti减小时 系统消除偏差速度加快 PID控制算法的应用 3 采用PID控制 令取值从0 1 2 1变化 变化增量为0 4 则实现该功能的MATLAB程序及闭环响应曲线如下 PID控制算法的应用 可见 当Td增大时 系统的响应速度加快 响应峰值提高 主要内容 直流电机控制系统仿真 PID控制算法应用 课程实验报告要求 系统的实验研究方法 最后提交报告要求 目的 课程考核要求 锻炼科技论文的写作能力 要求 格式规范 注意报告雷同问题 封页 题目 课程名称 学生姓名 班级 学号 完成时间 正文 引言原理 建模设计 分析 论述仿真实验 结果分析结论 思考题解答 报告采用 单栏 格式 Theend Thankyou
