控制系統(tǒng)仿真與cad課程實驗指導(dǎo)書-預(yù)覽頁
【正文】 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖a 式1）的結(jié)構(gòu)圖 b式2）的結(jié)構(gòu)圖c整個直流電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖C．晶閘管觸發(fā)和整流裝置的動態(tài)數(shù)學(xué)模型在分析系統(tǒng)時我們往往把它們當作一個環(huán)節(jié)來看待。為了簡化，先將按臺勞級數(shù)展開，則式3）變成考慮到Ts很小，忽略其高次項，則晶閘管觸發(fā)和整流裝置的傳遞函數(shù)可近似成一階慣性環(huán)節(jié)4）其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。時間常數(shù)：=，=。在這里是：先從電流環(huán)入手，首先設(shè)計好電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。為了讓調(diào)節(jié)器零點對消掉控制對象的大時間常數(shù)極點），選擇9）一般情況下，希望超調(diào)量σ%≤5%時，取阻尼比ξ=，得：，）10）又因為11）得到12）2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計對于電力拖動控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速環(huán)通常希望具有良好的抗擾性能，因此我們要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)。電流濾波時間常數(shù)Toi=。b，選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)由于設(shè)計要求無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動態(tài)要求，應(yīng)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)。在這里，我們選取Idm=20A，那么ASR輸出限幅值為25）SIMULINK建模我們借助SIMULINK，根據(jù)上節(jié)理論計算得到的參數(shù)，可得雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下所示：圖7 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖1）系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)的simulink建模①啟動計算機，進入MATLAB系統(tǒng)檢查計算機電源是否已經(jīng)連接，插座開關(guān)是否打開，確定計算機已接通，按下計算機電壓按鈕，打開顯示器開關(guān)，啟動計算機。圖11參數(shù)表與模型建立參數(shù)對話欄第一和第二項就是我們需要設(shè)置的傳遞函數(shù)的分子與分母，如我們需要設(shè)置電流環(huán)的控制器的傳遞函數(shù)：，這在對話欄的第一欄寫如：[ 1]，第二欄為：[ 0]。在這里需要注意的是，當我們按照理論設(shè)計的仿真模型得到的實驗波形與理想的波形有很大的出入。但是，由于這兩種設(shè)計方法從理論上來講都只適用于零初始條件下對線性控制系統(tǒng)的設(shè)計，因此，對于含有非線性環(huán)節(jié)的可控硅調(diào)速系統(tǒng)來說，理論和實際的矛盾比較突出。所以可以看出，上述的很大的轉(zhuǎn)速超調(diào)是因為我們用了零初始條件下線性控制系統(tǒng)的工程設(shè)計方法設(shè)計了具有非線性環(huán)節(jié)的速度環(huán)參數(shù)的結(jié)果。當然，這是需要時間和經(jīng)驗的。（1） 變步長仿真解法采用變步長解法時，Simulink會在保證仿真精度的前提下，從盡可能節(jié)約仿真時間的目的出發(fā)對仿真步長進行相應(yīng)改變。當模型中有連續(xù)狀態(tài)時，Simulink的默認解法是ode45，這也是通常情況下最好的解法，是仿真的首選。其中，模式包括多任務(wù)MultiTasking）模式和單任務(wù)SingleTasking）模式。一般來說，變步長解法已經(jīng)能夠把積分段分的足夠細，并不需要使用固定步長算法來獲得解的光滑曲線。一般來說應(yīng)該考慮以下因素：方法本身的復(fù)雜程度，計算量和誤差的大小，步長和易調(diào)整性以及系統(tǒng)本身的剛性程度等。但步長h不能太小，因為步長太小會增加迭代次數(shù)，增加計算量，同時也會加大舍入誤差和積累誤差。為了提高仿真速度，在積分方法選定的前提下，應(yīng)在保證精度的前提下盡可能加大仿真步長，以縮短仿真時間。將電流環(huán)從系統(tǒng)中分離出來將電樞電壓對電流環(huán)影響看成是擾動），電流環(huán)的模型如圖17所示。sys=tf(num,denmargin(sys[mag,phase,w]=bode(sys。在圖20中還可以看出電流環(huán)的超調(diào)量很小%）與過渡過程時間很短）。3）抗擾性能分析實驗中我們選取Start time=，Stop time=。2）系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓的大幅波動也同樣具有良好的抗擾能力。3． 在“雙閉環(huán)直流電動機調(diào)速系統(tǒng)”中，電流調(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器的輸出都要設(shè)置“限幅”，試說明：你是如何選取限幅值的？4． 假設(shè)系統(tǒng)中的勵磁電壓減小/增加，試說明：系統(tǒng)轉(zhuǎn)速將可能怎樣變化？參考文獻：[1] 張曉華 主編 《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD》第2版 機械工業(yè)出版社2005[2] 陳伯時 主編《電力拖動自動控制系統(tǒng)》第2版機械工業(yè)出版社 2001
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