【正文】 量系統(tǒng)，而電壓、頻率、磁通、轉(zhuǎn)速又互相影響，所以是強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。另外，智能控制，如專家控制、神經(jīng)元控制、模糊控制和神經(jīng)模糊控制等是自動控制理論發(fā)展的高級階段，在解決受控對象復(fù)雜、難以獲得數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜過程的問題上，具有經(jīng)典和現(xiàn)代控制理論不能達(dá)到的優(yōu)勢，為提高交流調(diào)速系統(tǒng)性能、提高系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾性提供了有效的控制方法，這一研究方向也成為目前交流電動機(jī)控制的研究熱點(diǎn)。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)復(fù)雜性的提高，單機(jī)的控制系統(tǒng)越來越少，取而代之的是大規(guī)模多機(jī)協(xié)同工作的高度自動化系統(tǒng)，這就需要計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支持，傳動設(shè)備及控制器作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)連到現(xiàn)場總線或工業(yè)控制網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)集中或分散的生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控。目前，比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件是MATLAB[1920]，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 T具箱【2l】對其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。這幾種方式各有特點(diǎn)，研究者大多使用基于系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建模方式。以一定的精度在要求的轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，不因各種可能的外來擾動(負(fù)載變化、電網(wǎng)電壓波動等)而產(chǎn)生過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。而MATLAB提供的動態(tài)系統(tǒng)仿真工具SIMULINK，則是眾多仿真軟件中功能最強(qiáng)大、最優(yōu)秀、最容易使用的一種?！癝imu”一詞表明它可以用計(jì)算機(jī)模擬，而“Linl(一詞表明它能進(jìn)行系統(tǒng)連接，即把一系列模塊連接起來，構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)模型。電源模塊組中各基本模塊及其圖標(biāo)如圖1．2所示。電力電子模塊組中各基本模塊及其圈標(biāo)如圖l。本章以開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為研究對象，采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖的仿真方法，對典型的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析。2．2系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)的建模包括主電路的建模和控制電路的建模兩部分。不同的系統(tǒng)需要采用不同的仿真算法，到底采用哪一種算法更好，這需要逶過仿真實(shí)踐，從仿真能夠進(jìn)行、仿真的速度、仿真的精度等方面進(jìn)行比較選擇。外，其它與A相相同。其中，電阻值(Resistance R)為0 Ohms，電感值(Inductance L)為5e．03 H，電容值(Capacitance C)為inf。同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和6脈沖觸發(fā)器兩部分。至此，根據(jù)圈2．2主電路的連接關(guān)系，可建立起主電路的仿真模型，如圖2。在“Simulation parameters?”菜單中對仿真參數(shù)進(jìn)行如圖2．10所示。本章以轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為研究對象，對轉(zhuǎn)速、電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行MATLAB與Simulink環(huán)境建模與仿真，并分析其性能。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。(2)對電網(wǎng)電壓的波動起到及時(shí)抗擾的作用。2．控制電路的建模和參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)速、電流雙}i：l環(huán)系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、速度調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)節(jié)器ACR、限幅器、偏置電路、反向器、電流反饋環(huán)節(jié)、速度反饋環(huán)節(jié)等。仿真結(jié)果分析如下：啟動過程的第一階段是電流上升階段。3．4小結(jié)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)以其快速性好、高穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)在直流調(diào)速系統(tǒng)中占有主要地位。轉(zhuǎn)速超調(diào)之后，ASR輸入端出現(xiàn)負(fù)偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，進(jìn)入線性調(diào)節(jié)階段，使速度保持恒定，實(shí)際仿真結(jié)果基本上反映了這一點(diǎn)。3．系統(tǒng)的仿真參數(shù)設(shè)置通過對仿真算法的比較實(shí)踐，本系統(tǒng)選擇的計(jì)算方法為ode23tb(兩階段隱式龍格一庫塔公式)；仿真Start time設(shè)為0，Stop time設(shè)為2．5。3．2．2多環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖3．4是采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)建的雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型。如果采用PI調(diào)節(jié)器，則有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用如下：1．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用(1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速刀很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無靜差。由于調(diào)速系統(tǒng)的主要被控量是轉(zhuǎn)速，故把轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成的環(huán)作為外環(huán)，以保證電動機(jī)的轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確跟隨給定轉(zhuǎn)速，把由電流負(fù)反饋組成的環(huán)作為內(nèi)環(huán)，以實(shí)現(xiàn)在最大電流約束下的轉(zhuǎn)速過渡過程最快的最優(yōu)控制。由電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁磁通成反比易知，調(diào)節(jié)勵(lì)磁磁通可以改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性。實(shí)際調(diào)速時(shí)，給定信號是在一定范圍內(nèi)變化的，可通過仿真實(shí)踐，確定給定信號允許的變化范圍。其中，U。其中，電樞繞組電阻和電感(Armature resistance and inductance)為f0．6 0。當(dāng)采用三相整流橋時(shí)，橋臂數(shù)(Number ofbridgearms)取3；A、B、C三相交流電源接到整流橋的輸入端(Prot configuration)；過渡電阻(Snubber resistance RS)為50000 Ohms；過渡電容(Snubber capacitance Cs)為inf；電力電子元件(Power Electronic device)選擇晶閘管；導(dǎo)通電容(Lon)為0 H，正向電壓(Forward voltage vf)為0 V。(1)三相對稱交流電壓源的建模和參數(shù)設(shè)置。(3)給定信號的變化范圍、調(diào)節(jié)器的參數(shù)和反饋檢測環(huán)節(jié)的反饋系統(tǒng)(閉環(huán)系統(tǒng)中使用)等可調(diào)參數(shù)的設(shè)置，其一般方法是通過仿真實(shí)驗(yàn)，不斷進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)了晶閘管可控整流裝置，它具有效率高、體積小、成本低、無噪聲等特點(diǎn)，其中，晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上。7．附加模塊組圖1．8是附加測量子模塊所包含的模塊圖標(biāo)。革個(gè)的電阻、電容和電感元件只能通過串聯(lián)和并聯(lián)的RLC分支以及它們的負(fù)載形式來定義。在Simulink模塊庫中，包含連續(xù)模塊組(Continuous)、離散模塊組(Discrete)、函數(shù)與表模塊組(Functionamp。最近幾年，隨著計(jì)算機(jī)仿真軟件的發(fā)展，調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模及其穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的仿真分析己成為對電機(jī)系統(tǒng)研究的一個(gè)重要方面。其中主程序包括MATLAB語言、工作環(huán)境、句柄圖形、數(shù)學(xué)函數(shù)庫和應(yīng)用程序接口五部份：工具箱實(shí)際就是用MATLAB的基本語句編寫的各種子程序集和函數(shù)庫，用于解決某一方面的特定問題，實(shí)現(xiàn)某一類的新算法：SIMULINK是一個(gè)用于動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的集成軟件包，允許用戶在屏幕上繪制框圖來模擬一個(gè)系統(tǒng)，并能動態(tài)地控制該系統(tǒng)。在研究方法上，考慮到上述提到的幾種仿真方式的特點(diǎn)，進(jìn)行了多種方式的仿真研究。算法設(shè)計(jì)是仿真的一項(xiàng)重要應(yīng)用。它是以控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具，對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一種方法。由于交流電機(jī)本身的優(yōu)勢，交流調(diào)速系統(tǒng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)已成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。受矢量控制的啟迪，近年來又派生出諸如多變量解耦控制、變結(jié)構(gòu)滑模控制、自適應(yīng)控制【協(xié)12】等方法，豐富了矢量控制的內(nèi)涵。特別是70年代以后，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，為交流調(diào)速系統(tǒng)迅速發(fā)展提供了有利的物資基礎(chǔ)和技術(shù)條件，使得交流調(diào)速系統(tǒng)的性能可與直流調(diào)速相媲美，并有逐步替代直流調(diào)速的趨勢。大型直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)一般采用晶閘管整流來實(shí)現(xiàn)。1．1．1調(diào)速控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀直流電機(jī)調(diào)速性能好，起動轉(zhuǎn)矩大，長期以來被廣泛應(yīng)用于電力機(jī)車、起重機(jī)和機(jī)床等對電動機(jī)的調(diào)速性能和起動性能要求高的生產(chǎn)機(jī)械上。從控制技術(shù)的角度來看，又是近年發(fā)展迅速的交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)。電動機(jī)的調(diào)速性能，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)省電能方面有著直接的決定性影響。 AbstractAs the driving force equi