【正文】 結(jié)構(gòu)圖 c)整個直流電動機(jī)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(dāng)作一個環(huán)節(jié)來看待。current_loop39。 den=[1,30,200,0]。 3）被控對象的傳遞函數(shù)為 )20xx0( 400)( 2 ??? SSSsG ，用 simulin 建模并分析其單位階躍響應(yīng)。 plot3(x,y,t)。要求使用 help 命令可以列出相關(guān)的幫助信息。 三、實驗結(jié)果及分析 Demo help 3 （ 1） 實驗程序： a=magic(5) 運(yùn)行 結(jié)果 ： a = 17 24 1 8 15 23 5 7 14 16 4 6 13 20 22 10 12 19 21 3 11 18 25 2 9 （ 2） 實驗程序： a(3:5,2:4) 運(yùn)行 結(jié)果 ： ans = 6 13 20 12 19 21 18 25 2 實驗程序： syms x。 實驗結(jié)果： 1 0 . 500 . 511 0 . 500 . 5102468 實驗程序： x=5::5。用 MATLAB 命令繪出其伯德圖和根軌跡圖。 bode(num,den) 1 5 0 1 0 0 5 0050Magnitude (dB)100101102103 2 7 0 2 2 5 1 8 0 1 3 5 9 0Phase (deg)B o d e D ia g r a mF r e q u e n c y ( r a d / s e c ) 根軌跡 num=[0,0,0,400]。) sys=tf(num,den) margin(sys) [gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w) Nyquist(sys) 階躍響應(yīng)曲線 [num,den]=linmod(39。這一環(huán)節(jié)的輸入量是觸發(fā)電路的控制電壓 Uct，輸出量是理想空載整流電壓 Ud0。 反饋系數(shù)： α=（ r/min）， β=。 要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型 Ⅱ 型系統(tǒng)， ASR 也應(yīng)該采用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 1() nASR nnsW s K s?? ?? （ 13） 式中 Kn—電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； n? —電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。故 ASR 選用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 1()nASR nnsW s K s?? ?? （ 22） c， 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 按 典型 Ⅱ 型 系統(tǒng)最佳參數(shù) 的原則，取 h=5，則 ASR 的超前時間常數(shù)為 5 34 s 7snnhT? ?? ? ? ? 轉(zhuǎn)速開環(huán)增益 2 22 2 216 1 /s 3 5 6 .7 7 s2 2 2 5 0 .0 1 8 3 4N nhK hT ??? ? ??? 于是， ASR 的比例系數(shù)為 ( 1 ) 6 0 . 4 0 . 1 3 1 0 . 2 5 1 9 . 3 32 2 5 0 . 0 0 3 3 7 6 . 5 8 0 . 0 1 8 3 4emnnh C TK h R T???? ? ? ?? ? ?? ? ? ? d， 校驗近似條件 從 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率 ， 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件 ， 小時間常數(shù)近似處理條件 等考慮得： 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為 0 .0 9 1 7 1 0 .0 9 1 7 1( ) 1 9 .3 30 .0 9 1 7 0 .0 0 5A S R ssWs ??? ? ? （ 23） ③ ASR 輸出限幅值的確定 當(dāng) ASR 輸出達(dá)到限幅值 U*im，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。點(diǎn)擊 OK，參數(shù)設(shè)置完成。 在電機(jī)起動過程的大部分時間內(nèi)，轉(zhuǎn)速器處于飽和限幅狀態(tài)，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單環(huán)系統(tǒng)。 修正后的系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖 14 修正后的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 ③ 仿真參數(shù)的配置 這里我們僅就需要用 到的參數(shù)設(shè)定方法進(jìn)行簡單的介紹 點(diǎn)擊你所建立的模型的窗口上方 simulink 菜單選擇 simulation parameters,如圖15。當(dāng)用戶知道系統(tǒng)是一個剛性系統(tǒng)（剛性系統(tǒng)是指同時包含了快變環(huán)節(jié)和慢變環(huán)節(jié)的系 統(tǒng)），且解法 ode45 不能得到滿意的結(jié)果，則可以考慮試試 ode15s。 ④ 仿真步長與精度的關(guān)系 為了有效地對連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真，必須針對具體問題，合理選擇算法和計 16 算步長。 總之，實際應(yīng)用時應(yīng)視仿真精度要求合理地選擇方法和階次，并非階次越高，步長越小越好。 17 圖 17 電流環(huán)模型 通過如下命令可以得到電流環(huán)的 bode 圖和 nyquist 圖以及電流環(huán) 的單位階躍響應(yīng)。 轉(zhuǎn)速環(huán)抗擾性能仿真 （ 1） 轉(zhuǎn)速環(huán) 與系統(tǒng)輸出 23 圖 21 圖 22 圖 23 分別為 ASR 的輸出與電動機(jī)轉(zhuǎn)速動態(tài)特性仿真結(jié)果 ， ACR的輸出與電動機(jī)轉(zhuǎn)速動態(tài)特性仿真結(jié)果 以及 電動機(jī)電流與電動機(jī)轉(zhuǎn)速動態(tài)特性仿真結(jié)果 。 （ 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）與理想的電動機(jī)的起動特性相比較，該系統(tǒng)的起動和恢復(fù)時間顯得略長一些（輕載狀態(tài)下接近 4s）。這與理論最佳設(shè)計有一定差距，尤其是轉(zhuǎn)速超調(diào)量略高一些。current_loop39。它主要取決于導(dǎo)函數(shù)的復(fù)雜程度，以及每步積分應(yīng)計算導(dǎo)函數(shù)的次數(shù)。能夠做到十分合理地選擇算法和步長并不是一件 簡單的事情，因為實際系統(tǒng)是千變?nèi)f化的，所以至今尚無一種具體的、確定的、通用的方法。 （ 2）定步長仿真解法 采用定步長解法，用戶需要設(shè)定：固定步長（ Fixed step size）和模式（ mode）。 b， “Solver options”選項區(qū)域 仿真解法大體上分為 2 類：變步長仿真解法和定步長仿真解法。從另一個角度上看，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器起著飽和的非線性控制作用，只有這樣，才能保證內(nèi)環(huán)的恒值調(diào)節(jié)。 圖 12 傳遞函數(shù)參數(shù)設(shè)置 12 設(shè)置完所有模塊的參數(shù)后將模塊連接起來既得到圖 7 所示的系統(tǒng)仿真模型 。穩(wěn) 態(tài)時 *imd dmUII??? （ 24） 式中，最大電流 Idm 是由設(shè)計者選定的，取決于電機(jī)的過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。 （ 3） ACR 和 ASR 的理論設(shè)計及結(jié)果 ① 電流環(huán)的設(shè)計 電流環(huán)的設(shè)計具體設(shè)計步驟如下： a， 確定時間常數(shù) 整流裝置滯后時間常數(shù) Ts 按表 1，三相橋式電路的平均失控時間 Ts=。 調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計 設(shè)計多 閉 環(huán)控制系統(tǒng)的一 般原則是：從內(nèi)環(huán)開始，一環(huán)一環(huán)地逐步向外擴(kuò)展。 下面列出不同整流電路的平均失控時間： 表 1 各種整流電路的平均失控時間（ f=50Hz） 整流電路形式 平均失控時間 Ts/ms 單相半波 10 單相橋式（全波） 5 三相全波 三相橋式，六相半波 用單位階躍函數(shù)來表示滯后，則晶閘管觸發(fā)和整流裝置的輸入輸出關(guān)系為