【正文】 真。 編制自控系統(tǒng)仿真程序?qū)τ诜菍?shí)時(shí)系統(tǒng)的仿真，可以用一般的高級語言，例如 Basic、Fortran 或 C 等語言編制仿真程序。對于快速的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的仿真，往往用匯編語言編制仿真程序。當(dāng)然也可以直接利用仿真語言。如果應(yīng)用 MATLAB 的 Toolbox 工具箱及其 Simulink 仿真集成環(huán)境作仿真工具，這就是MATLAB 仿真?？刂葡到y(tǒng)的 MATLAB 仿真是控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真一個(gè)特殊軟件工具的子集。第四步，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)并輸出仿真結(jié)果進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)對仿真模型與仿真程序進(jìn)行檢驗(yàn)和修改，而后按照系統(tǒng)仿真的要求輸出仿真結(jié)果。5 仿真設(shè)計(jì)可根據(jù)老師的要求設(shè)置參數(shù)，書上有列題，設(shè)計(jì)后的數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)圖如下：由于本文只進(jìn)行了理論性設(shè)計(jì)，故在系統(tǒng)安裝與調(diào)試階段只對控制電路部分進(jìn)行了MATLAB 仿真，以分析直流電機(jī)的啟動(dòng)特性。采用 MATLAB 中的 simulink 工具箱對系統(tǒng)在階躍輸入和負(fù)載擾動(dòng)情況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)（主要為轉(zhuǎn)速和電樞電流）進(jìn)行仿真。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。根據(jù)例題修改的 gain gain1 step step1 仿真后波形6 仿真結(jié)果分析圖上部為電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線，下部為電機(jī)電流曲線。加電流啟動(dòng)時(shí)電流環(huán)將電機(jī)速度提高，并且保持為最大電流，而此時(shí)速度環(huán)則不起作用，使轉(zhuǎn)速隨時(shí)間線性變化，上升到飽和狀態(tài)。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后，轉(zhuǎn)速換起主要作用，保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。6．1 電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線在電流上升階段，由于電動(dòng)機(jī)機(jī)械慣性較大，不能立即啟動(dòng)。此時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 飽和，電流調(diào)節(jié)器 ACR 起主要作用。轉(zhuǎn)速一直上升。當(dāng)?shù)竭_(dá)恒流升速階段時(shí)，ASR 一直處于飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不起調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)為恒值電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)的加速度為恒值，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速呈線性增長直至給定轉(zhuǎn)速。使系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)完成啟動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，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(shí)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)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，極性發(fā)生了變化， ，則 ASR 推出飽和。其輸出電壓立即從限幅值下降，主電nU?0nU??流也隨之下降。此后，電動(dòng)機(jī)在負(fù)載的阻力作用下減速，轉(zhuǎn)速在出現(xiàn)一些小的振蕩后很快趨于穩(wěn)定。當(dāng)突加給定負(fù)載時(shí)，由于負(fù)載加大，因此轉(zhuǎn)速有所下降，此時(shí)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(fù)載能力很強(qiáng)。6．2 電機(jī)電流曲線直流電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)機(jī)械慣性較大，不能立即啟動(dòng)。此時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR飽和，達(dá)到限幅值，迫使電流急速上升。當(dāng)電流值達(dá)到限幅電流時(shí)，由于電流調(diào)節(jié)器 ACR的作用使電流不再增加。當(dāng)負(fù)載突然增大時(shí)，由于轉(zhuǎn)速下降，此時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 起主要的調(diào)節(jié)作用，因此，電流調(diào)節(jié)器 ACR 電流有所下降，同啟動(dòng)時(shí)一樣，當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 飽和，達(dá)到限幅值，使電流急速上升。但是由于電流值達(dá)到限幅電流時(shí)，電流調(diào)節(jié)器ACR 的作用使電流不再增加。當(dāng)擾動(dòng)取電以后，電流調(diào)節(jié)器 ACR 電流又有所增加，此后，電動(dòng)機(jī)在負(fù)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。7 設(shè)計(jì)結(jié)論雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的動(dòng)態(tài)過程如仿真波形所示。由于在啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三個(gè)階段，即電流上升階段、恒流升速階段和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從啟動(dòng)時(shí)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(shí)現(xiàn)了電流受限制下的快速啟動(dòng)，利用了飽和非線性控制方法，達(dá)到“ 準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”。帶 PI 調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個(gè)特點(diǎn)，就是轉(zhuǎn)速必超調(diào)。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR 的作用是對轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)是無靜差，其輸出限幅決定允許的最大電流。ACR 的作用是電流跟隨，過流自動(dòng)保護(hù)和及時(shí)抑制電壓的波動(dòng)。通過仿真可知：啟動(dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流保持最大，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定電壓的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨電流外環(huán)調(diào)節(jié)電機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。8 總結(jié)與體會(huì)通過本設(shè)計(jì)，我對自動(dòng)控制系統(tǒng)在工業(yè)中的運(yùn)用有了深入的認(rèn)識，對自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識。在課程設(shè)計(jì)過程中，我都按照自動(dòng)控制系統(tǒng)課上學(xué)到的設(shè)計(jì)步驟來做，首先熟悉系統(tǒng)的工藝，進(jìn)行對象的分析，設(shè)計(jì)總體方案，其間與同學(xué)進(jìn)行幾次方案的討論、修改，再討論、再修改，最后定案，確定最終方案，然后設(shè)計(jì)硬件部分，通過查資料選取適當(dāng)?shù)挠布嫵鰧?yīng)的電路圖，接著設(shè)計(jì)控制器，以及各部分的功能模塊的實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)完成后進(jìn)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(jìn)入?yún)?shù)調(diào)試，仿真。調(diào)試的主要任務(wù)是排除系統(tǒng)的故障和錯(cuò)誤。調(diào)試階段，找出硬件、參數(shù)間不相匹配和有錯(cuò)的地方，反復(fù)修改，直到符合設(shè)計(jì)要求。本次設(shè)計(jì)的時(shí)間比較倉促，但我在***老師的指導(dǎo)下和同學(xué)們得幫助下，克服了很多困難圓滿完成這次設(shè)計(jì)。通過這個(gè)設(shè)計(jì)我同時(shí)也體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作的樂趣。但是，通過設(shè)計(jì)我也明白一點(diǎn)，我們上課所學(xué)到的知識在做本設(shè)計(jì)時(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不夠的，只是設(shè)計(jì)的一點(diǎn)皮毛而已。平常我們應(yīng)該擴(kuò)大自己得知識面。經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，不僅在書上學(xué)到的知識得到了鞏固，而且還在設(shè)計(jì)過程中拓展了其他沒有學(xué)過的知識。這次的課程設(shè)計(jì)從查找資料，到確定方案，最后再到用軟件仿真，我們組都團(tuán)結(jié)協(xié)作，互相幫助，并且得到老師的關(guān)懷。我們以前學(xué)習(xí)的知識都漸漸離我們遠(yuǎn)去，甚至不知道、不清楚哪些知識該用到哪些地方，什么時(shí)候用。這次課程設(shè)計(jì)，通過自己查找資料，了解情況，讓我們清楚我們學(xué)的知識與現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系，使得我們對知識深刻的了解和鞏固。與此同時(shí)，在團(tuán)隊(duì)的協(xié)作中使我們在與人共事之中學(xué)會(huì)交流學(xué)會(huì)合作。因?yàn)樵诮窈蟮墓ぷ髦幸粋€(gè)人獨(dú)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(jì)中也鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作積累了經(jīng)驗(yàn)，是一筆難得的財(cái)富。9 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