【正文】 真。 編制自控系統(tǒng)仿真程序?qū)τ诜菍崟r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。對于快速的實時系統(tǒng)的仿真，往往用匯編語言編制仿真程序。當然也可以直接利用仿真語言。如果應用 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)計算機仿真一個特殊軟件工具的子集。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。5 仿真設計可根據(jù)老師的要求設置參數(shù)，書上有列題，設計后的數(shù)學模型結(jié)構(gòu)圖如下：由于本文只進行了理論性設計，故在系統(tǒng)安裝與調(diào)試階段只對控制電路部分進行了MATLAB 仿真，以分析直流電機的啟動特性。采用 MATLAB 中的 simulink 工具箱對系統(tǒng)在階躍輸入和負載擾動情況下的動態(tài)響應（主要為轉(zhuǎn)速和電樞電流）進行仿真。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轉(zhuǎn)速曲線，下部為電機電流曲線。加電流啟動時電流環(huán)將電機速度提高，并且保持為最大電流，而此時速度環(huán)則不起作用，使轉(zhuǎn)速隨時間線性變化，上升到飽和狀態(tài)。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。6．1 電機轉(zhuǎn)速曲線在電流上升階段，由于電動機機械慣性較大，不能立即啟動。此時轉(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?shù)竭_恒流升速階段時，ASR 一直處于飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)速負反饋不起調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開環(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，電動機轉(zhuǎn)速呈線性增長直至給定轉(zhuǎn)速。使系統(tǒng)在最短時間內(nèi)完成啟動。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，電動機在負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)速又恢復為先前的給定值，反映了系統(tǒng)的抗負載能力很強。6．2 電機電流曲線直流電機剛啟動時，由于電動機機械慣性較大，不能立即啟動。此時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR飽和，達到限幅值，迫使電流急速上升。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。當負載突然增大時，由于轉(zhuǎn)速下降，此時轉(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，同啟動時一樣，當轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 飽和，達到限幅值，使電流急速上升。但是由于電流值達到限幅電流時，電流調(diào)節(jié)器ACR 的作用使電流不再增加。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。7 設計結(jié)論雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止狀態(tài)啟動時，轉(zhuǎn)速和電流的動態(tài)過程如仿真波形所示。由于在啟動過程中轉(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”。帶 PI 調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個特點，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，過流自動保護和及時抑制電壓的波動。通過仿真可知：啟動時，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)啟動電流保持最大，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達到給定值；穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)速負反饋外環(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)電機的電樞電流以平衡負載電流。8 總結(jié)與體會通過本設計，我對自動控制系統(tǒng)在工業(yè)中的運用有了深入的認識，對自動控制系統(tǒng)設計步驟、思路、有一定的了解與認識。在課程設計過程中，我都按照自動控制系統(tǒng)課上學到的設計步驟來做，首先熟悉系統(tǒng)的工藝，進行對象的分析，設計總體方案，其間與同學進行幾次方案的討論、修改，再討論、再修改，最后定案，確定最終方案，然后設計硬件部分，通過查資料選取適當?shù)挠布?，畫出對應的電路圖，接著設計控制器，以及各部分的功能模塊的實現(xiàn)。在設計完成后進行仿真，我們利用 MATLAB 仿真，把電路連好設定好參數(shù)就可以進入?yún)?shù)調(diào)試，仿真。調(diào)試的主要任務是排除系統(tǒng)的故障和錯誤。調(diào)試階段，找出硬件、參數(shù)間不相匹配和有錯的地方，反復修改，直到符合設計要求。本次設計的時間比較倉促，但我在***老師的指導下和同學們得幫助下，克服了很多困難圓滿完成這次設計。通過這個設計我同時也體會到了團隊合作的樂趣。但是，通過設計我也明白一點，我們上課所學到的知識在做本設計時是遠遠的不夠的，只是設計的一點皮毛而已。平常我們應該擴大自己得知識面。經(jīng)過這次的課程設計，不僅在書上學到的知識得到了鞏固，而且還在設計過程中拓展了其他沒有學過的知識。這次的課程設計從查找資料，到確定方案，最后再到用軟件仿真，我們組都團結(jié)協(xié)作，互相幫助，并且得到老師的關(guān)懷。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。這次課程設計，通過自己查找資料，了解情況，讓我們清楚我們學的知識與現(xiàn)實工業(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，在團隊的協(xié)作中使我們在與人共事之中學會交流學會合作。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。9 參考文獻[1]王兆安，[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2022.[2]張廣溢，[M].重慶：重慶大學出版社， 2022.[3][M].重慶：重慶大學出版社， 2022.[4] DXP 電子電路設計培訓教程 [M].北京：人民郵電大學出版社， 2022.[5] Matlab 仿真[M]. 北京：中國電力出版社，2022.[6]（第 2 版）[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社. 2022[7]——運動控制系統(tǒng)（第 3