【正文】 當調節(jié)器參數選取不合適時，其特性也將發(fā)生很大的變化，有時，仿真出來的波形超調量偏大，建立時間偏長，這不滿足調速系統(tǒng)穩(wěn)、準、快的要求，所以在仿真過程中，必須反復調整系統(tǒng)的結構參數。圖3．8是轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的電壓、電流和轉速曲線。3．2．3系統(tǒng)的建模和模型參數設置1．主電路的建模和參數設置轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)主電路的建模和模型參數設置與開環(huán)直流調速系統(tǒng)絕大部分相同，詳細設置與實現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設置和SCR整流橋參數設置，如圖3．5和翻3．6所示。(3)其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。為了實現轉速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設置兩個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速和電流，即分別引入轉速負反饋和電流負反饋，二者之間實行嵌套(或稱串級)聯(lián)接，如圖3．1所示。觀察波形可見，轉速的穩(wěn)態(tài)值隨著勵磁電壓的增大而明顯降低，且調節(jié)速度明顯加快，1秒以內轉速就達到了穩(wěn)態(tài)值。2。、Ub、U。(5)同步脈沖觸發(fā)器的建模和參數設置。首先在元件模塊組中選取“Series RLCBranch模塊，并將模塊標簽改為“平波電抗器”；然后對平波電抗器進行參數設置，如圖2．6所示。為了得到三相對稱交流電壓源，其參數設囂方法及參數設置如下：在電壓源參數設置對話框(Ac Voltage Source)中設置A相交流電源參數為：幅值(Peak amplitude)取220V、初相位(Phase)為00、頻率(Frequency)為50Hz、其它為默認值，如圖2．4所示。(4)仿真時間根據實際需要而定，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機供電的調速系統(tǒng)稱為vM系統(tǒng)【241，圖2．2是晶閘管．直流調速系統(tǒng)硬件結構圖，圖2．3是采用面向電氣原理結構圖方法構建的開環(huán)直流調速系統(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容。元件模塊組中各基本模塊及其圖標如圖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)、電機系統(tǒng)(Machines)、連接器(Connectors)、測量(Measurements)、演示(Demos)模塊組等，雙擊每一個圖標都可打開一個模塊組。運用MATLAB／SIMULINK來建立的調速系統(tǒng)的模型，其通用性強、構造模型簡單、修改參數容易、界面友好、功能強大等優(yōu)點，適宜于系統(tǒng)動態(tài)分析，減少了重復勞動，對分析和設計有較高的實用價值。1．2．1運用MATLAB／SIMULINK建模的特點MATLAB憑借其強大的矩陣運算能力、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算機輔助設計及教學工具軟件。在一定的最高轉速和最低轉速范圍內，有級或無級地調節(jié)轉速。就調速系統(tǒng)的MATLAB建模方式而言，主要有三種類型，即基于系統(tǒng)傳遞函數建模、面向電氣原理圖結構建模和編制MATLAB語言源程序建模。因此，凡是要用模型進行實驗的，幾乎都可以用計算機仿真來研究被仿真系統(tǒng)的工作特點、選擇最佳參數和設計最合理的系統(tǒng)方案。(3)網絡化。近年來，各國學者致力于無速度傳感器控制系統(tǒng)【I168。在輸出變量中，除轉速外，磁通也是一個獨立的輸出變量。如Garcia和Morari于80年代初提出內?？刂频乃惴?，由于它的設計原理簡單、參數整定直觀明了、魯棒性強、控制性能好，在控制系統(tǒng)中得到廣泛應用【1】：文【2】提出用I．P控制器取代PI調節(jié)器的方法，它可以減小轉速超調；張井崗等人【31依據內模控制原理，提出了直流電動機調速系統(tǒng)的內?？刂品椒?，針對雙閉環(huán)直流電動機調速系統(tǒng)設計了一種內模控制器，取代常規(guī)的PI調節(jié)器，成功解決了轉速超調問題，能使系統(tǒng)獲得優(yōu)良的動態(tài)和靜態(tài)性能；自適應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算法，并得到廣泛運用【4】。直流電機的電磁時間常數較小，使得電樞電流可以迅速變化，從而達到電磁轉矩的快速響應。眾所周知，直流電機具有優(yōu)越的調速性能，但由于換向器的原因，使其存在使用壽命縮短，維護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。由于其強大的功能，已被廣泛運用于控制系統(tǒng)的計算、分析和設計當中，成為一種必需的工具。然而，交流電機與直流電機相比，具有種種優(yōu)點，如結構緊湊，便于安裝維護等，因此交流電機驅動系統(tǒng)在工業(yè)中得到了越來越廣泛的應用，并且近年來它一直是國外很多大公司、大學研究開發(fā)的熱點。但是，由于直流電機中機械換向器的存在，導致直流電機中存在顯著的換向電流和速度限制，這使得直流電機難以應用于腐蝕性比較強和易燃易爆的場合。另外，姚勇濤等人【5】依據系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸入輸出特性，應用最小二乘法，提出了直流電動機及直流調速系統(tǒng)的參數辨識的方法，所獲得的參數具有較高的精度，方法簡便易行。因為電機只有一個三相電源，磁通的建立和轉速的變化是同時進行的，但為了獲得良好的動態(tài)性能，還希望對磁通施加某種控制，使它在動態(tài)過程中盡量保持恒定，才能產生較大的轉矩。5】的研究，無傳感器控制技術不需要檢測硬件，也免去了傳感器帶來的環(huán)境適應性、安裝維護等麻煩，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了成本，引起了學者廣泛的研究興趣。微處理器的發(fā)展，使數字控制器簡單而又靈活，同時為聯(lián)網提供了可能。隨著計算機技術的發(fā)展，計算機仿真越來越多地取代純物理仿真，它為控制系統(tǒng)的分析、計算、研究、綜合設計以及自動控制系統(tǒng)的計算機輔助教學提供了快速、經濟、科學及有效的手段。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，仿真領域的研究重點是放在仿真模型建立這一環(huán)節(jié)上，即建立準確而快速地仿真模型是至關重要的。1．2．2 Simulink模塊Simulink是The MathWorks公司于1990年推出的產品，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(Ideal Switch)、二極管(Diode)、晶閘管(Thyristor)、功率MOS場效應管(Mosfet)、絕緣門級晶體管(IGBT)等組成，此外還有2個附加的控制模塊組和一個整流橋。第2章開環(huán)直流調速系統(tǒng)的仿真使用MATLAB對控制系統(tǒng)進行計算機仿真的主要方法是以控制系統(tǒng)的傳遞函數為基礎，使用MATLAB的Simulink工具箱對其進行計算機仿真研究。圖2．1 開環(huán)直流調速系統(tǒng)控制框圖在MATLAB5．2以上版本中增加了一個電力系統(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系統(tǒng)的動態(tài)數學模型，只需要從工具箱的元件庫中復制所需的電氣元件，按電氣系統(tǒng)的結構進行連接，系統(tǒng)的建模過程接近實際系統(tǒng)的搭建過程，且元件庫中的電氣元件能較