運(yùn)動控制系統(tǒng)課程仿真課程設(shè)計(jì)

目錄一、課程設(shè)計(jì)系統(tǒng)概述 由QUOTE可得：(2)系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)KQUOTE=QUOTE=0.1329Vmin/r(3)測速反饋環(huán)節(jié)放大系數(shù)α測速發(fā)電機(jī)電動勢系數(shù)α=0.01158(4)運(yùn)算放大器的放大系數(shù)KpQUOTE取15代入原式的K=52.281.4.2.動態(tài)參數(shù)計(jì)算(1)主電路電感值L當(dāng)主回路電流為額定值10%時，電流仍連續(xù)。(2)電磁時間常數(shù)(3)機(jī)電時間常數(shù)由以上時間常數(shù)可得系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：1.4.3穩(wěn)定性分析判穩(wěn)條件：又K取值為52.28所以系統(tǒng)穩(wěn)定。1.4.4系統(tǒng)校正使用PI調(diào)節(jié)器校正為典型一型系統(tǒng)：典型一型系統(tǒng)：用PI調(diào)節(jié)器校正時，設(shè)調(diào)節(jié)器函數(shù)：令QUOTE=0.02其他兩個小慣性環(huán)節(jié)等效為一個慣性環(huán)節(jié):1/(（0.00167s+1）(0.14s+1))=1/(0.14167s+1)則T=0.14167，QUOTE，KT=0.5，K=3.5，Kp=0.023i=/Kp=0.871.4.5.控制結(jié)構(gòu)圖單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：圖2-2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖放大環(huán)節(jié)可以看成純比例環(huán)節(jié)，按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差,比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大,可以加快調(diào)節(jié),減少誤差,但是過大的比例,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。電力電子變換環(huán)節(jié)是一個時間常數(shù)很小的滯后環(huán)節(jié)，這里把它看做一階慣性環(huán)節(jié)，額定勵磁下的直流電機(jī)是一個二階線性環(huán)節(jié)。系統(tǒng)動態(tài)圖如下圖所示。圖2-3單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖二、MATLAB仿真設(shè)計(jì)圖2-1純比例調(diào)節(jié)的仿真模型圖2-2理想轉(zhuǎn)速波形圖2-3電樞電流波形由上圖可知雖然轉(zhuǎn)速最終穩(wěn)定，但超調(diào)量比較大。所以應(yīng)加入比例積分調(diào)節(jié)。PI調(diào)節(jié)器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差，將偏差的比例（P）和積分（I）通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制。在SIMULINK中建立加入PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速環(huán)仿真模型如下圖所示：圖2-4加入PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速環(huán)仿真模型將計(jì)算好的參數(shù)輸入到相應(yīng)的模塊中點(diǎn)擊仿真按鈕并雙擊Scope模塊就可以顯示仿真結(jié)果，轉(zhuǎn)速波形和電樞電流波形如下圖所示：圖2-5轉(zhuǎn)速仿真波形圖2-6靜差率(轉(zhuǎn)速變化率)是指電動機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時，負(fù)載由理想空載變到額定值時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速之比值。應(yīng)該以最小的空載速率為準(zhǔn)。這樣的靜差率才是有效的，其又稱相對穩(wěn)定性，用來表示負(fù)載變化時的電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化的程度，它與機(jī)械特性硬度有關(guān)，該數(shù)值越小，說明電機(jī)穩(wěn)定性越好。根據(jù)波形可計(jì)算得QUOTE符合設(shè)計(jì)要求電樞電流波形如下圖所示：圖2-7電樞電流波形對電樞電流施加擾動時結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：圖2-8施加擾動后轉(zhuǎn)速波形如圖2-9所示：圖2-9施加擾動后的轉(zhuǎn)速波形施加擾動電流波形如圖2-10所示：圖2-10施加擾動后的電流波形由仿真波形分析可知，PI調(diào)節(jié)器通過比例環(huán)節(jié)反映控制系統(tǒng)的偏差信號，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之越強(qiáng)。因而對電流擾動具有抑制作用。三、總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我更進(jìn)一步了解了運(yùn)動控制原理這門課程的重要性，讓我學(xué)習(xí)到了更多新的知識，比如Matlab的使用；或者復(fù)習(xí)了之前已經(jīng)掌握的，但又重新復(fù)習(xí)的新的知識，比如自動控制原理。在這次親身實(shí)踐中，更加鍛煉了我的學(xué)習(xí)鉆研能力和克服困難的能力。本設(shè)計(jì)為單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，首先介紹了直流電機(jī)的調(diào)速和發(fā)展；其次介紹了直流電動機(jī)的調(diào)速指標(biāo)和特性；再次介紹了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流電機(jī)的調(diào)速；最后，運(yùn)用MATLAB進(jìn)行了仿真和調(diào)試。通過仿真和調(diào)試使系統(tǒng)最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)然，系統(tǒng)還存在一定的不足，由于用到的是單閉環(huán)控制，所以在調(diào)速的過程中，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能還不盡如意，在一定的調(diào)速范圍內(nèi)能滿足要求，而在一些要求比較高的系統(tǒng)中，就很難實(shí)現(xiàn)，此時就應(yīng)該采用雙閉環(huán)控制。最后，感謝呂庭老師的辛勤教學(xué)和周圍同學(xué)的熱情幫助，不然我也不能收獲到如此多的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。四、參考文獻(xiàn)[1]李建興.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[2]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.[3]吳俐君.電力拖動自動控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2002.[4]郝力文,王子文.車間運(yùn)輸小車的智能控制[J].機(jī)械,2001年,28(增刊).[5]自動控制原理及設(shè)計(jì)