運動控制系統(tǒng)仿真實驗報告-轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真設(shè)計

下載可編輯運動控制系統(tǒng)仿真實驗報告——轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真.專業(yè).整理.下載可編輯雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真對例題3.8設(shè)計的雙閉環(huán)系統(tǒng)進行設(shè)計和仿真分析,仿真時間10s。具體要求如下：在一個由三相零式晶閘管供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，已知電動機的額定數(shù)據(jù)為：PN60kW,UN220V,IN308A,nN1000r/min,電動勢系數(shù)Ce=0.196V·min/r,主回路總電阻R=0.18Ω,變換器的放大倍數(shù)Ks=35。電磁時間常數(shù)Tl=0.012s,機電時間常數(shù)Tm=0.12s,電流反饋濾波時間常數(shù)T0i=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)T0n=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓(Un*)N=10V,調(diào)節(jié)器ASR，ACR飽和輸出電壓Uim*=8V,Ucm=7.2V。系統(tǒng)的靜、動態(tài)指標為:穩(wěn)態(tài)無靜差,調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量i≤5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n≤10%。試求：（1）確定電流反饋系數(shù)β(假設(shè)起動電流限制在1.3I以內(nèi))和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。N（2）試設(shè)計電流調(diào)節(jié)器ACR.和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR。（3）在matlab/simulink仿真平臺下搭建系統(tǒng)仿真模型。給出空載起動到額定轉(zhuǎn)速過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分不限幅與限幅時的仿真波形（包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出），指出空載起動時轉(zhuǎn)速波形的區(qū)別，并分析原因。（4）計算電動機帶40%額定負載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn。并與仿真結(jié)果進行對比分析。（5）估算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間，并與仿真結(jié)果進行對比分析。（6）在5s突加40%額定負載，給出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器限幅后的仿真波形（包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出），并對波形變化加以分析。.專業(yè).整理.下載可編輯（一）實驗參數(shù)某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動機：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r，允許過載倍數(shù)λ=1.5；晶閘管裝置放大系數(shù)：Ks=40；? 電樞回路總電阻：R=0.5Ω ；時間常數(shù)：Ti=0.03s，Tm=0.18s；電流反饋系數(shù)：β=0.05V/A（≈10V/1.5IN）。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=0.07Vmin/r（≈10V/nN），（二）實驗設(shè)計1、設(shè)計要求設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，要求電流超調(diào)量 i5%要求轉(zhuǎn)速無靜差，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn≤10%。試按工程設(shè)計方法設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，并校驗轉(zhuǎn)速超調(diào)量的要求能否得到滿足。2、計算過程（1）電流調(diào)節(jié)器1）確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù)Ts=0.0017s。電流濾波時間常數(shù)Toi=2ms=0.002s。電流環(huán)小時間常數(shù)之和，按小時間常數(shù)近似處理，取TΣi=Ts+Toi=0.0037s。2）選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)要求σi≤5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，按典型I型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。用PI型電流.專業(yè).整理.下載可編輯調(diào)節(jié)器。檢查對電源電壓的抗擾性能： ，參看表3-2的典型I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標都是可以接受的。3）計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：τi=Ti=0.03s。電流環(huán)開環(huán)增益：取KT=0.5，K0.50.5135.1IT0.0037iACR的比例系數(shù)為KiKR135.10.030.51.013Iis4）校驗近似條件電流環(huán)截止頻率ωci=KI=135.1s-1校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件11196.13T30.0017cis校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件313140.82TT0.180.03ciml校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件1111180.83TT30.00170.002cis oi.專業(yè).整理.下載可編輯（2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器1）確定時間常數(shù)電流環(huán)等效時間常數(shù)。 由例題3-1，已取KITΣi=0.5，則1 2T 20.00370.0074sK iI轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)。根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況，取Ton=0.01s。轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。按小時間常數(shù)近似處理，取T 1 T0.00740.010.0174sn K on2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選用PI調(diào)節(jié)器，W(s)Kn(ns1)ASRs3）計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) nh=5，則ASR的超前時間常數(shù)為hT50.01740.087sn n轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益Kh16396.4s2NnASR的比例系數(shù)為.專業(yè).整理.下載可編輯Kn(h1)CT60.050.1320.1811.7emn4）檢驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為 KNK396.40.08734.5s1cn N n1電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件1KI1135.163.73T30.0037cni滿足簡化條件轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件1KI1135.138.73T30.01cnon 滿足簡化條件5）計算調(diào)節(jié)器電阻和電容R040kR K R 11.740468knn0n0.087取470kΩC0.185106F0.185FnR470103取0.2μFnC4T40.01F1Fon1106onR401030取1μF6）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當h=5時，由表3-4查得，σn%=37.6%不能，滿足設(shè)計要求。實際上，由于表3-4.專業(yè).整理.下載可編輯是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計算超調(diào)量。（三）仿真分析對設(shè)計的雙閉環(huán)系統(tǒng)進行仿真分析,其中電流調(diào)節(jié)器輸出限幅7.37V。電流調(diào)節(jié)器輸出與積分同時限幅。仿真時間10s。1、在matlab8/simulink仿真平臺下搭建系統(tǒng)仿真模型，給出仿真模型貼圖。2、給出空載起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分不限幅與限幅時的仿真波形（包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出、電流調(diào)節(jié)器輸出），指出空載起動時轉(zhuǎn)速波形的區(qū)別，并給出原因。（1）不限幅：轉(zhuǎn)速和電流.專業(yè).整理.下載可編輯ASR輸出與積分部分輸出ACR輸出.專業(yè).整理.下載可編輯（2）限幅時：轉(zhuǎn)速和電流.專業(yè).整理.下載可編輯ASR輸出與積分部分輸出ACR輸出.專業(yè).整理.下載可編輯空載起動時轉(zhuǎn)速波形的區(qū)別：限幅時轉(zhuǎn)速超調(diào)量較小。如果轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器沒有飽和限幅的約束，調(diào)速系統(tǒng)可以在很大范圍內(nèi)線性工作，則雙閉環(huán)系統(tǒng)啟動時的轉(zhuǎn)速過度過剩會產(chǎn)生很大的超調(diào)量。3、估算電動機帶40%額定負載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn。并與仿真結(jié)果進行對比分析。估算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間，并與仿真結(jié)果進行對比分析。40%額定負載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn：%(CnCnTmax%)b2(max%)(z)NnnCn*Cn*Tbbm=6.09%空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間：=0.132*0.18*1460/(1.5*136*0.5)=0.34S仿真約為0.6秒，存在較大誤差4、在5s突加40%額定負載，給出仿真波形（包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出、電流調(diào)節(jié)器輸出），并對波形變化加以分析。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出.專業(yè).整理.下載可編輯在5s突加40%額定負載,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出突變，最后穩(wěn)定值變大。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出在5s突加40%額定負載，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出突變，最后穩(wěn)定值變大。.專業(yè).整理.下載可編輯轉(zhuǎn)速和電流在5s突加40%額定負載，轉(zhuǎn)速有波動，但很快恢復原先穩(wěn)定值。電流突變，穩(wěn)定值增大。ACR輸出在5s突加40%額定負載，ACR輸出突變，穩(wěn)定值增大。.專業(yè).整理.下載可編輯（四）實驗小結(jié)首先我認為最讓我有收獲的是在設(shè)計過程中為了達到設(shè)計目的對于各項指標的分析。從選擇電路元件，電路的分析和計算，調(diào)試和撰寫報告，無不親歷而為。這次設(shè)計用的是matlab軟件，由于matlab軟件在之前的課程設(shè)計過程中都運用過，所以