【正文】 當(dāng)調(diào)節(jié)器參數(shù)選取不合適時(shí)，其特性也將發(fā)生很大的變化，有時(shí)，仿真出來的波形超調(diào)量偏大，建立時(shí)間偏長，這不滿足調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)、準(zhǔn)、快的要求，所以在仿真過程中，必須反復(fù)調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。圖3．8是轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電壓、電流和轉(zhuǎn)速曲線。3．2．3系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設(shè)置1．主電路的建模和參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)主電路的建模和模型參數(shù)設(shè)置與開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)絕大部分相同，詳細(xì)設(shè)置與實(shí)現(xiàn)步驟如本論文的第二章所述，這里僅僅說明了平波電抗器參數(shù)設(shè)置和SCR整流橋參數(shù)設(shè)置，如圖3．5和翻3．6所示。(3)其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，二者之間實(shí)行嵌套(或稱串級)聯(lián)接，如圖3．1所示。觀察波形可見，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)值隨著勵(lì)磁電壓的增大而明顯降低，且調(diào)節(jié)速度明顯加快，1秒以內(nèi)轉(zhuǎn)速就達(dá)到了穩(wěn)態(tài)值。2。、Ub、U。(5)同步脈沖觸發(fā)器的建模和參數(shù)設(shè)置。首先在元件模塊組中選取“Series RLCBranch模塊，并將模塊標(biāo)簽改為“平波電抗器”；然后對平波電抗器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如圖2．6所示。為了得到三相對稱交流電壓源，其參數(shù)設(shè)囂方法及參數(shù)設(shè)置如下：在電壓源參數(shù)設(shè)置對話框(Ac Voltage Source)中設(shè)置A相交流電源參數(shù)為：幅值(Peak amplitude)取220V、初相位(Phase)為00、頻率(Frequency)為50Hz、其它為默認(rèn)值，如圖2．4所示。(4)仿真時(shí)間根據(jù)實(shí)際需要而定，以能夠仿真出完整的波形為前提。由晶閘管整流裝置給直流電動(dòng)機(jī)供電的調(diào)速系統(tǒng)稱為vM系統(tǒng)【241，圖2．2是晶閘管．直流調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖，圖2．3是采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)建的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。以上，我們簿要介紹了MATLAB的Simulink和Power System模塊庫所包含的摸塊內(nèi)容。元件模塊組中各基本模塊及其圖標(biāo)如圖1．4所示。Systems)、輸出模塊組(Sinks)、輸入源模塊組(Sources)和子系統(tǒng)模塊組(Subsystems)在MATLAB，已經(jīng)封裝好了電系統(tǒng)模塊庫，在該模塊庫中有很多模塊組，如圖1．1所示，主要有電源(Electrical sources)、元件(Elements)、電力電子(PowerElectronics)、電機(jī)系統(tǒng)(Machines)、連接器(Connectors)、測量(Measurements)、演示(Demos)模塊組等，雙擊每一個(gè)圖標(biāo)都可打開一個(gè)模塊組。運(yùn)用MATLAB／SIMULINK來建立的調(diào)速系統(tǒng)的模型，其通用性強(qiáng)、構(gòu)造模型簡單、修改參數(shù)容易、界面友好、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，適宜于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析，減少了重復(fù)勞動(dòng)，對分析和設(shè)計(jì)有較高的實(shí)用價(jià)值。1．2．1運(yùn)用MATLAB／SIMULINK建模的特點(diǎn)MATLAB憑借其強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力、簡便的繪圖功能、可視化的仿真環(huán)境以及豐富的算法工具箱，己成為國際控制界最為流行的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及教學(xué)工具軟件。在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，有級或無級地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。就調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB建模方式而言，主要有三種類型，即基于系統(tǒng)傳遞函數(shù)建模、面向電氣原理圖結(jié)構(gòu)建模和編制MATLAB語言源程序建模。因此，凡是要用模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，幾乎都可以用計(jì)算機(jī)仿真來研究被仿真系統(tǒng)的工作特點(diǎn)、選擇最佳參數(shù)和設(shè)計(jì)最合理的系統(tǒng)方案。(3)網(wǎng)絡(luò)化。近年來，各國學(xué)者致力于無速度傳感器控制系統(tǒng)【I168。在輸出變量中，除轉(zhuǎn)速外，磁通也是一個(gè)獨(dú)立的輸出變量。如Garcia和Morari于80年代初提出內(nèi)?？刂频乃惴?，由于它的設(shè)計(jì)原理簡單、參數(shù)整定直觀明了、魯棒性強(qiáng)、控制性能好，在控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用【1】：文【2】提出用I．P控制器取代PI調(diào)節(jié)器的方法，它可以減小轉(zhuǎn)速超調(diào)；張井崗等人【31依據(jù)內(nèi)模控制原理，提出了直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)?？刂品椒?，針對雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種內(nèi)?？刂破?，取代常規(guī)的PI調(diào)節(jié)器，成功解決了轉(zhuǎn)速超調(diào)問題，能使系統(tǒng)獲得優(yōu)良的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能；自適應(yīng)PID算法和模糊PID算法等也是針對晶閘管觸發(fā)脈沖的控制提出的改進(jìn)算法，并得到廣泛運(yùn)用【4】。直流電機(jī)的電磁時(shí)間常數(shù)較小，使得電樞電流可以迅速變化，從而達(dá)到電磁轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)。眾所周知，直流電機(jī)具有優(yōu)越的調(diào)速性能，但由于換向器的原因，使其存在使用壽命縮短，維護(hù)工作量大的不足之處。MATLAB是目前流行的控制系統(tǒng)仿真軟件。由于其強(qiáng)大的功能，已被廣泛運(yùn)用于控制系統(tǒng)的計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)當(dāng)中，成為一種必需的工具。然而，交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，具有種種優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝維護(hù)等，因此交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并且近年來它一直是國外很多大公司、大學(xué)研究開發(fā)的熱點(diǎn)。但是，由于直流電機(jī)中機(jī)械換向器的存在，導(dǎo)致直流電機(jī)中存在顯著的換向電流和速度限制，這使得直流電機(jī)難以應(yīng)用于腐蝕性比較強(qiáng)和易燃易爆的場合。另外，姚勇濤等人【5】依據(jù)系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸入輸出特性，應(yīng)用最小二乘法，提出了直流電動(dòng)機(jī)及直流調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)辨識的方法，所獲得的參數(shù)具有較高的精度，方法簡便易行。因?yàn)殡姍C(jī)只有一個(gè)三相電源，磁通的建立和轉(zhuǎn)速的變化是同時(shí)進(jìn)行的，但為了獲得良好的動(dòng)態(tài)性能，還希望對磁通施加某種控制，使它在動(dòng)態(tài)過程中盡量保持恒定，才能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。5】的研究，無傳感器控制技術(shù)不需要檢測硬件，也免去了傳感器帶來的環(huán)境適應(yīng)性、安裝維護(hù)等麻煩，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了成本，引起了學(xué)者廣泛的研究興趣。微處理器的發(fā)展，使數(shù)字控制器簡單而又靈活，同時(shí)為聯(lián)網(wǎng)提供了可能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真越來越多地取代純物理仿真，它為控制系統(tǒng)的分析、計(jì)算、研究、綜合設(shè)計(jì)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)提供了快速、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)及有效的手段。其中前兩種是在MATLAB／Simulink集成環(huán)境下建模。(2)穩(wěn)速。長期以來，仿真領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是放在仿真模型建立這一環(huán)節(jié)上，即建立準(zhǔn)確而快速地仿真模型是至關(guān)重要的。1．2．2 Simulink模塊Simulink是The MathWorks公司于1990年推出的產(chǎn)品，是在MATLAB環(huán)境下建立系統(tǒng)框圖和仿真的模塊庫【211。1．電源模塊組電源模塊組包括直流電壓源(DC Voltage source)、交流電壓源(AC Voltagesource)、交流電流源(AC Current source)、受控電壓源(Controlled Voltage source)和受控電流源(Controlled Current source)基本模塊等。4．電力電子模塊組電力電子模塊包括理想開關(guān)(Ideal Switch)、二極管(Diode)、晶閘管(Thyristor)、功率MOS場效應(yīng)管(Mosfet)、絕緣門級晶體管(IGBT)等組成，此外還有2個(gè)附加的控制模塊組和一個(gè)整流橋。第2章開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真使用MATLAB對控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。圖2．1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)控制框圖在MATLAB5．2以上版本中增加了一個(gè)電力系統(tǒng)(Power System)3具箱，該工具箱與控制系統(tǒng)工具箱有所不同，用戶不需自己編程且不需推導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，只需要從工具箱的元件庫中復(fù)制所需的電氣元件，按電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，系統(tǒng)的建模過程接近實(shí)際系統(tǒng)的搭建過程，且元件庫中的電氣元件能較