控制新版系統(tǒng)仿真與CAD課程試驗(yàn)參考指導(dǎo)書(shū)

控制系統(tǒng)數(shù)字仿真和CAD試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)張曉華編哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系3月“雙閉環(huán)控制直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)”數(shù)字仿真試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)熟悉Matlab/Simulink仿真環(huán)境；掌握Simulink圖形化建模方法；驗(yàn)證“直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/電流雙閉環(huán)PID控制方案”有效性。試驗(yàn)內(nèi)容“雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)”建模電流環(huán)／調(diào)整器設(shè)計(jì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)跟隨性能仿真試驗(yàn)轉(zhuǎn)速環(huán)／調(diào)整器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)抗擾性能仿真試驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析（給出仿真試驗(yàn)結(jié)果和理論分析結(jié)果對(duì)比／分析／結(jié)論）試驗(yàn)步驟1、系統(tǒng)建模A．控制對(duì)象建模建立線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)步驟以下：（1）依據(jù)系統(tǒng)中各步驟物理定律，列寫(xiě)描述據(jù)該步驟動(dòng)態(tài)過(guò)程微分方程；（2）求出各步驟傳輸函數(shù)；（3）組成系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖并求出系統(tǒng)傳輸函數(shù)。下面分別建立雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)各步驟微分方程和傳輸函數(shù)。B．額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型圖1給出了額定勵(lì)磁下她勵(lì)直流電機(jī)等效電路，其中電樞回路電阻R和電感L包含整流裝置內(nèi)阻和平波電抗器電阻和電感在內(nèi)，要求正方向圖所表示。圖1直流電動(dòng)機(jī)等效電路由圖1可列出微分方程以下：（主電路，假定電流連續(xù)）（額定勵(lì)磁下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）（牛頓動(dòng)力學(xué)定律，忽略粘性摩擦）（額定勵(lì)磁下電磁轉(zhuǎn)矩）定義下列時(shí)間常數(shù)：——電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)，單位為s；——電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)，單位為s；代入微分方程，并整理后得：式中，——負(fù)載電流。在零初始條件下，取等式兩側(cè)得拉氏變換，得電壓和電流間傳輸函數(shù)（1）電流和電動(dòng)勢(shì)間傳輸函數(shù)為（2）a)b)c)圖2額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖a)式（1）結(jié)構(gòu)圖b)式（2）結(jié)構(gòu)圖c)整個(gè)直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖C．晶閘管觸發(fā)和整流裝置動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型在分析系統(tǒng)時(shí)我們往往把它們看成一個(gè)步驟來(lái)看待。這一步驟輸入量是觸發(fā)電路控制電壓Uct，輸出量是理想空載整流電壓Ud0。把它們之間放大系數(shù)Ks看成常數(shù)，晶閘管觸發(fā)和整流裝置能夠看成是一個(gè)含有純滯后放大步驟，其滯后作用是由晶閘管裝置失控時(shí)間引發(fā)。下面列出不一樣整流電路平均失控時(shí)間：表1多種整流電路平均失控時(shí)間（f=50Hz）整流電路形式平均失控時(shí)間Ts/ms單相半波10單相橋式（全波）5三相全波3.33三相橋式，六相半波1.67用單位階躍函數(shù)來(lái)表示滯后，則晶閘管觸發(fā)和整流裝置輸入輸出關(guān)系為按拉氏變換位移定理，則傳輸函數(shù)為（3）因?yàn)槭剑?）中含有指數(shù)函數(shù)，它使系統(tǒng)成為非最小相位系統(tǒng)，分析和設(shè)計(jì)全部比較麻煩。為了簡(jiǎn)化，先將按臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開(kāi)，則式（3）變成考慮到Ts很小，忽略其高次項(xiàng)，則晶閘管觸發(fā)和整流裝置傳輸函數(shù)可近似成一階慣性步驟（4）其結(jié)構(gòu)圖圖3所表示。b)圖3晶閘管觸發(fā)和整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖a)正確結(jié)構(gòu)圖b)近似結(jié)構(gòu)圖D．百分比放大器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和電流互感器動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型百分比放大器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和電流互感器響應(yīng)全部能夠認(rèn)為是瞬時(shí)，所以它們放大系數(shù)也就是它們傳輸函數(shù)，即（5）（6）（7）E．雙閉環(huán)控制直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型依據(jù)以上分析，可得雙閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖以下圖4雙閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖2、試驗(yàn)系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)中采取三相橋式晶閘管整流裝置，基礎(chǔ)參數(shù)以下：直流電動(dòng)機(jī)：220V，13.6A，1480r/min，=0.131V/（r/min），許可過(guò)載倍數(shù)λ=1.5。晶閘管裝置：。電樞回路總電阻：R=6.58Ω。時(shí)間常數(shù)：=0.018s，=0.25s。反饋系數(shù)：α=0.00337V/（r/min），β=0.4V/A。反饋濾波時(shí)間常數(shù)：=0.005s，=0.005s。3.PID調(diào)整器參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)多閉環(huán)控制系統(tǒng)通常標(biāo)準(zhǔn)是：從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，一環(huán)一環(huán)地逐步向外擴(kuò)展。在這里是：先從電流環(huán)入手，首先設(shè)計(jì)好電流調(diào)整器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)整系統(tǒng)中一個(gè)步驟，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)整器。雙閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖繪于圖5，它增加了濾波步驟，包含電流濾波、轉(zhuǎn)速濾波和兩個(gè)給定濾波步驟。其中Toi為電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)，Ton為轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)圖5雙閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（1）電流調(diào)整器設(shè)計(jì)對(duì)于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，電流環(huán)通常按經(jīng)典Ⅰ型系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)。要把內(nèi)環(huán)校正成經(jīng)典Ⅰ型系統(tǒng)，顯然應(yīng)該采取PI調(diào)整器，其傳輸函數(shù)能夠?qū)懗桑?）式中Ki—電流調(diào)整器百分比系數(shù)；—電流調(diào)整器超前時(shí)間常數(shù)。為了讓調(diào)整器零點(diǎn)對(duì)消掉控制對(duì)象大時(shí)間常數(shù)（極點(diǎn)），選擇（9）通常情況下，期望超調(diào)量σ%≤5%時(shí)，取阻尼比ξ=0.707，，得：，（）（10）又因?yàn)椋?1）得到（12）（2）轉(zhuǎn)速調(diào)整器設(shè)計(jì)對(duì)于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速環(huán)通常期望含有良好抗擾性能，所以我們要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成經(jīng)典Ⅱ型系統(tǒng)。要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成經(jīng)典Ⅱ型系統(tǒng)，ASR也應(yīng)該采取PI調(diào)整器，其傳輸函數(shù)為（13）式中Kn—電流調(diào)整器百分比系數(shù)；—電流調(diào)整器超前時(shí)間常數(shù)。轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)增益（14）根據(jù)經(jīng)典Ⅱ型系統(tǒng)參數(shù)選擇方法，，（）（15）（16）考慮到式（14）和（15），得到ASR百分比系數(shù)（17）通常以選擇h=5為好所以：，（18）經(jīng)過(guò)如上設(shè)計(jì),得到雙閉環(huán)控制系統(tǒng)從理論上講有以下動(dòng)態(tài)性能：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中電流超調(diào)量為4.3%，轉(zhuǎn)速超調(diào)量為8.3%。（3）ACR和ASR理論設(shè)計(jì)及結(jié)果①電流環(huán)設(shè)計(jì)電流環(huán)設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)步驟以下：a，確定時(shí)間常數(shù)整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts按表1，三相橋式電路平均失控時(shí)間Ts=0.00167s。電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi=0.005s。電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)取。b，選擇電流調(diào)整器結(jié)構(gòu)電流調(diào)整器選擇PI型，其傳輸函數(shù)為（19）c，選擇電流調(diào)整器參數(shù)ACR超前時(shí)間常數(shù)：。ACR百分比系數(shù)為（20）d，校驗(yàn)近似條件由電流環(huán)截止頻率，晶閘管裝置傳輸函數(shù)近似條件，忽略反電勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響條件，小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件等考慮得電流調(diào)整器傳輸函數(shù)為（21）②轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)步驟以下：a，確定時(shí)間常數(shù)按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。b，選擇轉(zhuǎn)速調(diào)整器結(jié)構(gòu)因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)整器必需含有積分步驟；又依據(jù)動(dòng)態(tài)要求，應(yīng)按經(jīng)典Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。故ASR選擇PI調(diào)整器，其傳輸函數(shù)為（22）c，選擇轉(zhuǎn)速調(diào)整器參數(shù)按經(jīng)典Ⅱ型系統(tǒng)最好參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，取h=5，則ASR超前時(shí)間常數(shù)為轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)增益于是，ASR百分比系數(shù)為d，校驗(yàn)近似條件從轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率，電流環(huán)傳輸函數(shù)簡(jiǎn)化條件，小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件等考慮得：轉(zhuǎn)速調(diào)整器傳輸函數(shù)為（23）③ASR輸出限幅值確實(shí)定當(dāng)ASR輸出達(dá)成限幅值U*im，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速改變對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差單閉環(huán)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí)（24）式中，最大電流Idm是由設(shè)計(jì)者選定，取決于電機(jī)過(guò)載能力和拖動(dòng)系統(tǒng)許可最大加速度。在這里，我們選擇Idm=20A，那么ASR輸出限幅值為（25）4、SIMULINK建模我們借助SIMULINK，依據(jù)上節(jié)理論計(jì)算得到參數(shù)，可得雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖以下所表示：圖7雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（1）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)simulink建模①開(kāi)啟計(jì)算機(jī)，進(jìn)入MATLAB系統(tǒng)檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)電源是否已經(jīng)連接，插座開(kāi)關(guān)是否打開(kāi)，確定計(jì)算機(jī)已接通，按下計(jì)算機(jī)電壓按鈕，打開(kāi)顯示器開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟計(jì)算機(jī)。打開(kāi)Windows開(kāi)始菜單，選擇程序，選擇MATAB6.5.1，選擇并點(diǎn)擊MATAB6.5.1，開(kāi)啟MATAB程序，圖8，點(diǎn)擊后得到下圖9：圖8選擇MATAB程序圖9MATAB6.5.1界面點(diǎn)擊smulink中continuous,選擇transforFcn（傳輸函數(shù)）就能夠編輯系統(tǒng)傳輸函數(shù)模型了，圖10。圖10smulink界面②系統(tǒng)設(shè)置選擇smulink界面左上角白色圖標(biāo)既建立了一個(gè)新simulink模型，系統(tǒng)地仿真和驗(yàn)證將在這個(gè)新模型中完成，能夠看到在simulink目錄下還有很多子目錄，里面有很多我們這個(gè)仿真試驗(yàn)中要用模塊，這里不再一一介紹，自介紹最關(guān)鍵傳輸函數(shù)模塊設(shè)置，其它所需模塊參數(shù)攝制過(guò)程和之類(lèi)似。將transforFcn（傳輸函數(shù)）模塊用鼠標(biāo)左鍵拖入新模型后雙擊transforFcn（傳輸函數(shù)）模塊得到圖11，開(kāi)始編輯此模塊屬性。圖11參數(shù)表和模型建立參數(shù)對(duì)話欄第一和第二項(xiàng)就是我們需要設(shè)置傳輸函數(shù)分子和分母，如我們需要設(shè)置電流環(huán)控制器傳輸函數(shù)：，這在對(duì)話欄第一欄寫(xiě)如：[0.0181]，第二欄為：[0.0620]。點(diǎn)擊OK，參數(shù)設(shè)置完成。圖12。圖12傳輸函數(shù)參數(shù)設(shè)置設(shè)置完全部模塊參數(shù)后將模塊連接起來(lái)既得到圖7所表示系統(tǒng)仿真模型。在這里需要注意是，當(dāng)我們根據(jù)理論設(shè)計(jì)仿真模型得到試驗(yàn)波形和理想波形有很大出入。圖13為根據(jù)理論設(shè)計(jì)得到轉(zhuǎn)速輸出波形。圖13理論設(shè)計(jì)條件下輸出轉(zhuǎn)速曲線從圖13中能夠清楚地看出，輸出轉(zhuǎn)速有很大超調(diào)，最大可達(dá)83.3%，調(diào)整時(shí)間達(dá)1.7s之久，這是我們所不能接收。實(shí)踐表明：應(yīng)用這些工程設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)電流調(diào)整器參數(shù)，其實(shí)際電流特征和預(yù)期比較靠近。不過(guò)，因?yàn)檫@兩種設(shè)計(jì)方法從理論上來(lái)講全部只適適用于零初始條件下對(duì)線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以，對(duì)于含有非線性步驟可控硅調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，理論和實(shí)際矛盾比較突出。在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程大部分時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)速器處于飽和限幅狀態(tài)，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)整單環(huán)系統(tǒng)。所以轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)響應(yīng)一定有超調(diào)，只是在轉(zhuǎn)速超調(diào)后，轉(zhuǎn)速調(diào)整器退出飽和，才真正發(fā)揮線性調(diào)整作用。從另一個(gè)角度上看，在轉(zhuǎn)速調(diào)整器起著飽和非線性控制作用，只有這么，才能確保內(nèi)環(huán)恒值調(diào)整。所以能夠看出，上述很大轉(zhuǎn)速超調(diào)是因?yàn)槲覀冇昧肆愠跏紬l件下線性控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了含有非線性步驟速度環(huán)參數(shù)結(jié)果。所以，速度調(diào)整器設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際調(diào)試結(jié)果相差比較大，使系統(tǒng)對(duì)負(fù)載擾動(dòng)引發(fā)動(dòng)態(tài)速降（升）缺乏有效抑制能力，存在起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中超調(diào)量大，突加（減）負(fù)載時(shí)，動(dòng)態(tài)速降（升）大等缺點(diǎn)。所以，我們對(duì)ACR和ASR參數(shù)進(jìn)行整定，尤其是速度控制器參數(shù)。我們就對(duì)其作出了合適調(diào)整，將速度控制器傳輸函數(shù)改成，將電流調(diào)整器傳輸函數(shù)改為。當(dāng)然，這是需要時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)。修正后系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖以下所表示：圖14修正后雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖③仿真參數(shù)配置這里我們僅就需要用到參數(shù)設(shè)定方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹點(diǎn)擊你所建立模型窗口上方simulink菜單選擇simulationparameters,圖15。圖15simulink參數(shù)選擇Simulink默認(rèn)仿真時(shí)間是10秒，不過(guò)在進(jìn)行實(shí)際仿真時(shí)可能需要更長(zhǎng)時(shí)間，能夠在模型編輯窗中實(shí)施“Simulink”/“SimulinkParameters”菜單命令，或按下快捷鍵“Ctrl+E”，打開(kāi)Simulink仿真參數(shù)配置對(duì)話框，圖16所表示：圖16仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框a，“Simulinktime”選項(xiàng)區(qū)域在“Simulinktime”選項(xiàng)區(qū)域中經(jīng)過(guò)設(shè)定“Starttime（仿真開(kāi)始時(shí)間）”和“Stoptime（仿真結(jié)束時(shí)間）”2個(gè)參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)仿真時(shí)間設(shè)定。b，“Solveroptions”選項(xiàng)區(qū)域仿真解法大致上分為2類(lèi)：變步長(zhǎng)仿真解法和定步長(zhǎng)仿真解法。變步長(zhǎng)仿真解法采取變步長(zhǎng)解法時(shí)，Simulink會(huì)在確保仿真精度前提下，從盡可能節(jié)省仿真時(shí)間目標(biāo)出發(fā)對(duì)仿真步長(zhǎng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)改變。此時(shí)需要設(shè)定：Maxstepsize（最大步長(zhǎng)）、Minstepsize（最小步長(zhǎng)）、Initialstepsize（初始步長(zhǎng)）和誤差限，通常誤差限由Relativetolerance（相對(duì)誤差）和Absolutetolerance（絕對(duì)誤差）兩個(gè)參數(shù)來(lái)設(shè)置。每個(gè)狀態(tài)誤差限有著兩個(gè)參數(shù)和狀態(tài)本身共同決定。Simulink提供關(guān)鍵變步長(zhǎng)解法包含：discrete(nocontinuousstates)：針對(duì)無(wú)連續(xù)狀態(tài)系統(tǒng)特殊解法；ode45(Dormand-Prince)：基于Dormand-Prince4-5階Runge-Kutta公式；ode23(Bogacki-Shampine)：基于Bogacki-Shampine2-3階Runge-Kutta公式；ode113(Adams)：變階次Adams-Bashforth-Moulton解法；ode15s(stiff/NDF)：剛性系統(tǒng)變階次多步解法；ode23s(stiff/Mod.Rosenbrock)：剛性系統(tǒng)固定階次單步解法。當(dāng)模型中有連續(xù)狀態(tài)時(shí)，Simulink默認(rèn)解法是ode45，這也是通常情況下最好解法，是仿真首選。當(dāng)用戶知道系統(tǒng)是一個(gè)剛性系統(tǒng)（剛性系統(tǒng)是指同時(shí)包含了快變步驟和慢變步驟系統(tǒng)），且解法ode45不能得到滿意結(jié)果，則能夠考慮試試ode15s。當(dāng)模型中沒(méi)有連續(xù)狀態(tài)時(shí)，Simulink則默認(rèn)使用discrete解法，這是針對(duì)無(wú)連續(xù)狀態(tài)系統(tǒng)特殊解法。（2）定步長(zhǎng)仿真解法采取定步長(zhǎng)解法，用戶需要設(shè)定：固定步長(zhǎng)（Fixedstepsize）和模式（mode）。其中，模式包含多任務(wù)（MultiTasking）模式和單任務(wù)（SingleTasking）模式。當(dāng)選擇MultiTasking模式時(shí)，Simulink會(huì)對(duì)不一樣模塊間是否存在速率轉(zhuǎn)換進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)不一樣采樣速率模塊直接相連時(shí)會(huì)給犯錯(cuò)誤提醒；當(dāng)選擇SingleTasking模式時(shí)則不會(huì)。另外，用戶還能夠選擇Auto模式，此時(shí)Simulink會(huì)依據(jù)模型中各模塊速率是否一致決定使用SingleTasking模式工作還是MultiTasking模式工作。Simulink提供定步長(zhǎng)解法包含：discrete(nocontinuousstates)：針對(duì)無(wú)連續(xù)狀態(tài)系統(tǒng)特殊解法；ode5(Dormand-Prince)：ode45確實(shí)定步長(zhǎng)函數(shù)解法；ode4(Runge-Kutta)：使用固定步長(zhǎng)經(jīng)典4階Runge-Kutta公式函數(shù)解法；ode3(Bogacki-Shampine)：ode23確實(shí)定步長(zhǎng)函數(shù)解法；ode2(Heun)：使用固定步長(zhǎng)經(jīng)典2階Runge-Kutta公式函數(shù)解法，也稱(chēng)Heun解法；ode1(Euler)：固定步長(zhǎng)Euler方法。通常來(lái)說(shuō)，變步長(zhǎng)解法已經(jīng)能夠把積分段分足夠細(xì)，并不需要使用固定步長(zhǎng)算法來(lái)取得解光滑曲線。④仿真步長(zhǎng)和精度關(guān)系為了有效地對(duì)連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真，必需針對(duì)具體問(wèn)題，合理選擇算法和計(jì)算步長(zhǎng)。這些問(wèn)題比較復(fù)雜，包含原因也比較多，而且直接影響到數(shù)值解精度、速度和可靠性。能夠做到十分合理地選擇算法和步長(zhǎng)并不是一件簡(jiǎn)單事情，因?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)是千變?nèi)f化，所以至今尚無(wú)一個(gè)具體、確定、通用方法。通常來(lái)說(shuō)應(yīng)該考慮以下原因：方法本身復(fù)雜程度，計(jì)算量和誤差大小，步長(zhǎng)和易調(diào)整性和系統(tǒng)本身剛性程度等。a，精度要求影響數(shù)值積分精度原因包含截?cái)嗾`差（同積分方法、方法階次、步長(zhǎng)大小等原因相關(guān)），舍入誤差（同計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)、步長(zhǎng)大小、程序編碼質(zhì)量等等原因相關(guān)），初始誤差（由初始值正確程度確定）。當(dāng)步長(zhǎng)h取定時(shí)，算法階次越高，截?cái)嗾`差越?。划?dāng)算法階次取定后，多不法精度比單步法高，隱式精度比顯式高。當(dāng)要求高精度仿真時(shí)，可采取高階隱式多步法，并取較小步長(zhǎng)。但步長(zhǎng)h不能太小，因?yàn)椴介L(zhǎng)太小會(huì)增加迭代次數(shù)，增加計(jì)算量，同時(shí)也會(huì)加大舍入誤差和積累誤差?？偠灾瑢?shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)視仿真精度要求合理地選擇方法和階次，并非階次越高，步長(zhǎng)越小越好。b，計(jì)算速度計(jì)算速度關(guān)鍵取決于每步積分所花費(fèi)時(shí)間及積分總次數(shù)，每步計(jì)算量同具體積分方法相關(guān)。它關(guān)鍵取決于導(dǎo)函數(shù)復(fù)雜程度，和每步積分應(yīng)計(jì)算導(dǎo)函數(shù)次數(shù)。為了提升仿真速度，在積分方法選定前提下，應(yīng)在確保精度前提下盡可能加大仿真步長(zhǎng)，以縮短仿真時(shí)間?？偠灾覀儾扇imulink默認(rèn)ode45變步長(zhǎng)仿真解法，從后面仿真結(jié)果能夠會(huì)看出，效果是能夠令人滿意。5、電流環(huán)跟隨性能仿真試驗(yàn)如上文所述：電流環(huán)作用就是保持電樞電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超出許可值，在突加控制作用時(shí)不期望有超調(diào)，或超調(diào)量越小越好。這就需要我們對(duì)電流環(huán)跟隨性能加以分析。將電流環(huán)從系統(tǒng)中分離出來(lái)（將電樞電壓對(duì)電流環(huán)影響看成是擾動(dòng)），電流環(huán)模型圖17所表示。圖17電流環(huán)模型經(jīng)過(guò)以下命令能夠得到電流環(huán)bode圖和nyquist圖和電流環(huán)單位階躍響應(yīng)。[num,den]=linmod('current_loop')sys=tf(num,den)margin(sys)[mag,phase,w]=bode(sys);[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w)Nyquist(sys)Step(sys)我們還能夠得到以下數(shù)據(jù):gm=4.3078pm=48.4499wcg=345.6682wcp=163.7923剪切頻率ωc=163.7923rad/s；相角相對(duì)裕度δ=48.4499°；-∏穿越頻率ωg=345.6682rad/s幅值相對(duì)裕度Lh=20lg（4.3078）=12.6851dB圖18電流環(huán)bode圖圖19電流環(huán)nyquist圖圖20電流環(huán)單位階躍響應(yīng)從圖18和19種能夠看出我們?cè)O(shè)計(jì)電流環(huán)控制器是正確，電流環(huán)是穩(wěn)定，依據(jù)剪切頻率就能夠看出電流響應(yīng)很快，即跟隨性很好。從圖20中能夠更直接看到這一點(diǎn)。在圖20中還能夠看出電流環(huán)超調(diào)量很?。?.6%）和過(guò)渡過(guò)程時(shí)間很短（0.07s）。6、轉(zhuǎn)速環(huán)抗擾性能仿真（1）轉(zhuǎn)速環(huán)和系統(tǒng)輸出圖21圖22圖23分別為ASR輸出和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特征仿真結(jié)果，ACR輸出和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特征仿真結(jié)果和電動(dòng)機(jī)電流和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特征仿真結(jié)果。圖21ASR輸出特征圖22ACR輸出特征圖23電動(dòng)機(jī)電流特征（2）仿真結(jié)果分析由圖21、22、23可見(jiàn)，系統(tǒng)地工作過(guò)程可概括為以下幾點(diǎn)：（1）ASR從起動(dòng)到穩(wěn)速運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)歷了兩個(gè)狀態(tài)，即飽和限幅輸出和線性調(diào)整狀態(tài)；（2）ACR從起動(dòng)到穩(wěn)速運(yùn)行過(guò)程中制工作在一個(gè)狀態(tài)，即線性調(diào)整狀態(tài)；（3