【正文】 平常我們應(yīng)該擴大自己得知識面。當擾動取電以后，電流調(diào)節(jié)器 ACR 電流又有所增加，此后，電動機在負載的阻力作用下減速，電流也在出現(xiàn)一些小的振蕩后很快趨于穩(wěn)定。進入穩(wěn)態(tài)運行后，轉(zhuǎn)速換起主要作用，保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。 建立自控系統(tǒng)的仿真模型原始的自控系統(tǒng)的數(shù)學模型比如微分方程，并不能用來直接對系統(tǒng)進行仿真。MATLAB 下的 SIMULINK 軟件具有強大的功能，而且在不斷地得到發(fā)展，隨著它的版本的更新，各個版本的模塊瀏覽器的表示形式略有不同，但本書所采用的都是基本仿真模塊，可以在有關(guān)的組中找到，在進一步地學習和應(yīng)用 SIMULINK 軟件的其它模塊后，會為工程設(shè)計帶來便捷和精確。第 II 階段 恒流升速階段 （t1 t2） ASR 始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開環(huán)，系統(tǒng)為在恒值電流 U*im 給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流 Id 恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長，直到 n =n* 。當調(diào)節(jié)器不飽和時，PI 作用使輸入偏差電壓 在穩(wěn)太時總是為零。當電流從最大值降低下來以后，電機轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因而加速過程必然拖長。但它只是在超過臨界電流值以后，強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。但如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求起制動、突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。圖 2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)圖中U *n、U n—轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓 U*i、 Ui—電流給定電壓和電流反饋電壓 ASR—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR—電流調(diào)節(jié)器 TG—測速發(fā)電機 TA—電流互感器 UPE—電力電子變換器1．3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)太結(jié)構(gòu)圖和靜特性首先要畫出雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示，分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的關(guān)鍵是掌握 PI 調(diào)節(jié)器的穩(wěn)太特征。當 Id ≥ IdL 后，電機開始起動，由于機電慣性作用，轉(zhuǎn)速不會很快增長，ASR 輸入偏差電壓仍較大， ASR 很快進入飽和狀態(tài)，而 ACR 一般不飽和。3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的主電路各器件的選擇和計算3．1 主電路參數(shù)的選擇與確定3．1．1 直流電機的基本參數(shù)某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：額定電壓:Un=220V 額定電流:In=136A額定轉(zhuǎn)速 :Nn=1460r/min (4 極)電樞電阻：Ra= GD^2=*m^2勵磁電壓：Uf=220V勵磁電流：If=電動機電勢系數(shù) :Ce=*min/r 采用三相橋式整流電路，整流器內(nèi)阻 Rrec=，電抗器：Lp=200mH3．1．2 設(shè)計指標：動態(tài)指標：1．電流超調(diào)量 δ%≤5% ：δ%≤10% :λ= h=53．2 參數(shù)的選取和計算取電流反饋濾波時間常數(shù) Toi=；轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù) Ton=；取轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的飽和值為 12V，輸出限幅值為 10V，額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速給定Un*=10V。對于很多復(fù)雜的系統(tǒng)，則必須通過實驗方法并利用系統(tǒng)辨識技術(shù)，考慮計算所要求的精度，略去一些次要因素，使模型既能準確地反映系統(tǒng)的動態(tài)本質(zhì)，又能簡化分析計算的工作。仿真可采用面向傳遞函數(shù)的仿真方法或面向電氣系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖的仿真方法，本文采用面向傳遞函數(shù)的仿真方法。當電流值達到限幅電流時，由于電流調(diào)節(jié)器 ACR的作用使電流不再增加。本次設(shè)計的時間比較倉促，但我在***老師的指導(dǎo)下和同學們得幫助下，克服了很多困難圓滿完成這次設(shè)計。我們以前學習的知識都漸漸離我們遠去，甚至不知道、不清楚哪些知識該用到哪些地方，什么時候用。從啟動時間上看，第二階段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了電流受限制下的快速啟動，利用了飽和非線性控制方法，達到“ 準時間最優(yōu)控制”。轉(zhuǎn)速一直上升。以傳遞函數(shù)模型為基礎(chǔ)，等效變換為狀態(tài)空間模型，或者將其圖形化為動態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型，這些模型都是自控系統(tǒng)的仿真模型。電子計算機的出現(xiàn)和發(fā)展是現(xiàn)代科學技術(shù)的巨大成就之一。特點：ASR 處于飽和狀態(tài)－－轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)；電流無靜差系統(tǒng)；轉(zhuǎn)速線性上升；Id 略小于 Idm 第 Ⅲ 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（ t2 以后） ASR 和 ACR 都不飽和，ASR 起主導(dǎo)作用，ACR 力圖使 Id 盡快地跟隨 U*i ，或者說，電流內(nèi)環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng)。1．4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學模型的主要形式仍然是以傳遞函數(shù)或零極點模型為基礎(chǔ)的系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。這是在最大電流轉(zhuǎn)矩的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的啟動過程。它具有動態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強等優(yōu)點。采用轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器ASR和ACR一般都采用PI調(diào)節(jié)器。2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動過程分析 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形突加給定電壓 U*n 時，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在帶有負載 IdL 條件下起動過程的電流波形和轉(zhuǎn)速波形。特點：ASR 不飽和，起主要調(diào)節(jié)作用；ACR 起跟隨作用；轉(zhuǎn)速有超調(diào)。描述系統(tǒng)諸變量間靜態(tài)關(guān)系的數(shù)學表達式，稱為靜態(tài)模型；描述自控系統(tǒng)諸變量間動態(tài)關(guān)系的數(shù)學表達式，稱為動態(tài)模型。第四步，進行仿真實驗并輸出仿真結(jié)果進行仿真實驗，通過實驗對仿真模型與仿真程序進行檢驗和修改，而后按照系統(tǒng)仿真的要求輸出仿真結(jié)果。當突加給定負載時，由于負載加大，因此轉(zhuǎn)速有所下降，此時經(jīng)過 ASR 和 ACR的調(diào)節(jié)作用后，轉(zhuǎn)速又恢復(fù)為先前的給定值，反映了系統(tǒng)的抗負載能力很強。在設(shè)計完成后進行仿真，我們利用 MATLAB 仿真，把電路連好設(shè)定好參數(shù)就可以進入?yún)?shù)調(diào)試，仿真。因為在今后的工作中一個人獨立完成不與別人合作，是基本不可能的，所以在這次課程設(shè)計中也鍛煉了我們的團隊的協(xié)作精神，為今后的學習和工作積累了經(jīng)驗，是一筆難得的財富。ACR 的作用是電流跟隨，過流自動保護和及時抑制電壓的波動。當轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速時，ASR 的輸入偏差為 0，但其輸出由于積分作用仍然保持限幅值，這時電流也保持為最大值，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)。對于快速的實時系統(tǒng)的仿真，往往用匯編語言編制仿真程序。大部分從事科學研究和工程應(yīng)用的讀者朋友可能都已經(jīng)注意到并為之所困擾的是，當我們的計算涉及矩陣運算或畫圖時，利用 FORTRAN 和 C 語言等計算機語言進行程序設(shè)計是一項很麻煩