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1、物理与电气工程学院课程实践报告转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真姓 名 * *11010*业 电气工程及其自动化级 电气工程及其自动化*班2011级4 亠4亠4 亠4亠4厶4 亠*年 级 指导教师 成 绩 日 期 2013.11.26、实践目的1、进一步学习利用MATLAB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。二、实践原理对SIMULINK的简介：Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和 综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单 直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simuli
2、nk具有适应面广、结构和 流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点 Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时 有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。仿真题目 要求:某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下直流电动机：220V、136A、1460r/min,C =0.132.min/r,允许过载电流倍数入=1.5；e晶闸管装置的放大系数：K = 40;s电枢回路总电阻：R=0.5Q ；时间常数：T = 0.03s,T = 0.18s;lm电流反馈系数：B =0.05V/A;转速反馈
3、系数a =0.007V.min/r;设计要求：设计电流调节器，要求电流超调量o W5%。要求转速无静差，空载起动到额定转速超调量& W10%。 对以上调节器的设计采用工程设计方法。a、电流调节器的设计:根据工程设计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 二 T + T 二 0.0037s。乙，-Oi ST = 0.03SK = 1.013 m =0.03i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=4.3%5%，符合设计要求动态框架图：b、转速环的设计：确定时间常数电流环等效时间常数丄。取K T = 0.5，贝I：K1 /1丄=2T = 2 x 0.00
4、37 = 0.0074s K 1T = 0.01s T = 00.1 7 4onXn设计 PI 调节器，起传递函数为：W (s)= Kn G nS + JASRT sn计算转速调节器参数按跟随性和抗扰性都较好的原则，取h = 5 ,则ASR的超前时 间常数为：T 二 hT 二 5 x 0.0174 二 0.087snX n进而可求得，转速环开环增益：h +1K =-= 396.4s -2N 2h2T 2Xn可求得 ASR 的比例系数为：K = (h * 1)口 = 11.7 n2haRT工nA、电流环仿真模型设计图 A 电流环仿真模型B、转速环仿真模型设计图 B 转速环仿真模型三、实验图形及数
5、据分析A、电流环的系统仿真1) KT=0.5时，按典型I系统的设计方法得到的PI调节器的传递函数为W (s)= 1.013 + 33.33，可以得到电流环阶跃响应的仿真输出的波形：pis250200150100500.020.030.040.050图 3-2 电流环临界超调输出波形0.0050.010.0150.0250.0350.045Time offset: 02) KT=0.25时，按典型I系统的设计方法得到的PI调节器的传递函数为W (s)= 0.5067 +空9，可以得到电流环阶跃响应的仿真输出的波形：pis200180160140100806040200.010.020.030.0
6、40.05Time offset0图 3-3 电流环无超调输出波形120 k0.0050.0150.0250.0350.0453) KT=1.0时，按典型I系统的设计方法得到的PI调节器的传递函数为67.567s可以得到电流环阶跃响应的仿真输出的 波形：250200150100500.010.020 030.04-0.0500.0050.0150.0250.0350.045图 3-4 电流环超调较大输出波形Time offset: 0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。B、转速环的系统仿真134.48s1)P
7、I 调节器按照计算出来结果：。空载起动时波形为图 1 转速环空载起动输出波形2)满载运行时起动的波形：I Zoom Y-axis ITime offset: 0图 2 转速环满载高速起动输出波形3）抗干扰性的测试：图 3 转速环的抗干扰输出波四、实践心得:这次课程设计中，我们学到了许多课堂上学不到的东西，尤其是在Matlab仿真上面有很 多自己不懂的地方，我在此用了很多时间和精力。本次课程设计让我对电力拖动自动控制 系统-运动控制系统的核心内容-转速、电流反馈控制直流调速系统有了更深的理解，对 典型I系统设计加深了认识。通过matlab的仿真，使我对双闭环反馈控制的直流调速系统有 了直观的印象。课程实践是对我们在这学期学到的电力拖动自动控制系统这门课的理论知识 的一个综合测评，我们将理论结合时间的综合能力的考查，是培养我们发现问题、解决问题 的能力，是激发我们内在新意识的途径。通过对系统的设计，让我们对双闭环控制系统各个 部分都有所认知。
