單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、比例積分控制的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟練使用MATLAB下的SIMULINK仿真軟件。和T對(duì)比例積分控制的直流調(diào)2. 通過改變比例系數(shù)以及積分時(shí)間常數(shù) T的值來研究 速系統(tǒng)的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)2. 仿真模型建立3. 系統(tǒng)仿真分析三、實(shí)驗(yàn)要求對(duì)比分析參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)建立仿真模型，對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從示波器觀察仿真曲線, 定性，快速性等的影響。四、實(shí)驗(yàn)原理調(diào)速范圍和靜差率是一對(duì)互相制約的性能指標(biāo)，如果既要提高調(diào)速范圍， 又要降低靜差率，唯一的方法采用反饋控制技術(shù)，構(gòu)成轉(zhuǎn)速閉環(huán)的控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制可以減小轉(zhuǎn)速降落，降低靜差率，擴(kuò)大調(diào)速范圍。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，

2、將轉(zhuǎn)速作為反饋量引進(jìn)系統(tǒng)，與給 定量進(jìn)行比較，用比較后的偏差值進(jìn)行系統(tǒng)控制，可以有效的抑制甚至消除擾動(dòng)造成的影響。當(dāng)t=0時(shí)突加輸入時(shí)，由于比例部分的作用，輸出量立即響應(yīng)，突跳到時(shí)，輸，使電力電子變換器的穩(wěn)態(tài)輸出電壓足以克服負(fù)載電實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)；隨后按積分規(guī)律增長，。在入突降為0,=0,流壓降，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速無靜差。五、實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的參數(shù)及和1/ T的參數(shù)的確定5.1各環(huán)節(jié)的參數(shù):直流電動(dòng)機(jī)：額定電壓=220V，額定電流=55A,額定轉(zhuǎn)速=1000r/min,電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢系數(shù)=0.192V ? min/r。假定晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝置的放大系數(shù)=44，滯后時(shí)間常數(shù)=0.00167s。電樞回

3、路總電阻 R=1.0 Q ,電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)=0.00167s電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)=0.075s。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) =0.01V ? min/r。對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓=10V。穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) D=20 , s<5%。5.2 和1/T的參數(shù)的確定:其中，(1)1)2)3)(2)PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為O確定時(shí)間常數(shù)整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) 計(jì)算參數(shù)按跟隨和抗擾性都較好的原則，取h=5,則調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)，即積分時(shí)間常數(shù):，則由此可得開環(huán)增益:于是放大器比例放大系數(shù):六、仿真模型的建立6-2所示。如圖6-1為比例積分控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖，根據(jù)仿

4、真框圖，利用 MATLAB下的SMULINK軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真，建立的仿真模型如圖精選范本圖6-1比例積分控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖七、仿真模型的運(yùn)行利用5.2中所求的和1/ T弋入PI調(diào)節(jié)器中，此處取 =0.56，1/ T11.43。圖7-1無靜差調(diào)速系統(tǒng)輸出（SCOpe圖像）對(duì)比圖7-1和圖7-2可以發(fā)現(xiàn)，只應(yīng)用比例控制的話，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，但是靜差率大, 而添加積分環(huán)節(jié)后， 系統(tǒng)既保留了比例環(huán)節(jié)的快速響應(yīng)性， 又具有了積分環(huán)節(jié)的無靜差調(diào)速 特性，使調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性相對(duì)更高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也快。八、仿真結(jié)果分析（修改和1/ T的參數(shù)，觀察Scope曲線變化）當(dāng)取 =0.25，1/ t3時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)的響應(yīng)無超調(diào)，但調(diào)節(jié)時(shí)間很長。如圖8-1所示:圖8-1無超調(diào)的仿真結(jié)果控制系統(tǒng)的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)與參數(shù) KT有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) T一定時(shí)，隨著開 環(huán)增益K的增大，系統(tǒng)的快速性提高，而穩(wěn)定性變差。若要求動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，則把K取得大一點(diǎn)；若要求超調(diào)小，則把 K取得小一點(diǎn)。九、心得體會(huì)通過通過此次試驗(yàn)，使我對(duì)MATLAB中的SIMULINK 仿真軟件也有了進(jìn)一步的了解， SIMULINK 仿真軟件的仿真功能，可以用圖像化的方法直接建立系統(tǒng)模