控制系統(tǒng)仿真與cad課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-資料下載頁(yè)
2025-08-01 21:25本頁(yè)面
【正文】 有超調(diào)，或者超調(diào)量越小越好。這就需要我們對(duì)電流環(huán)的跟隨性能加以分析。將電流環(huán)從系統(tǒng)中分離出來(lái)將電樞電壓對(duì)電流環(huán)影響看成是擾動(dòng)），電流環(huán)的模型如圖17所示。圖17電流環(huán)模型通過(guò)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)。[num,den]=linmod(39。current_loop39。sys=tf(num,denmargin(sys[mag,phase,w]=bode(sys。[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,wNyquist(sysStep(sys我們還可以得到以下的數(shù)據(jù):gm = pm = wcg = wcp = 剪切頻率ωc=；相角相對(duì)裕度δ=176。；∏穿越頻率ωg=）=圖18電流環(huán)的bode圖圖19電流環(huán)的nyquist圖圖20電流環(huán)的單位階躍響應(yīng)從圖18與19種可以看出我們?cè)O(shè)計(jì)的電流環(huán)控制器是正確的，電流環(huán)是穩(wěn)定的，根據(jù)剪切頻率就可以看出電流的響應(yīng)很快，即跟隨性很好。從圖20中可以更直接的看到這一點(diǎn)。在圖20中還可以看出電流環(huán)的超調(diào)量很小%）與過(guò)渡過(guò)程時(shí)間很短）。轉(zhuǎn)速環(huán)抗擾性能仿真1）轉(zhuǎn)速環(huán)與系統(tǒng)輸出圖21圖22圖23分別為ASR的輸出與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果，ACR的輸出與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果以及電動(dòng)機(jī)電流與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果。圖21 ASR的輸出特性圖22 ACR的輸出特性圖23電動(dòng)機(jī)電流特性2）仿真結(jié)果分析由圖2223可見，系統(tǒng)地工作過(guò)程可概括為如下幾點(diǎn)：1）ASR從起動(dòng)到穩(wěn)速運(yùn)行的過(guò)程中經(jīng)歷了兩個(gè)狀態(tài)，即飽和限幅輸出與線性調(diào)節(jié)狀態(tài)；2）ACR從起動(dòng)到穩(wěn)速運(yùn)行的過(guò)程中制工作在一種狀態(tài)，即線性調(diào)節(jié)狀態(tài)；3）該系統(tǒng)對(duì)于起動(dòng)特性來(lái)說(shuō)，已達(dá)到預(yù)期目的；4）對(duì)于系統(tǒng)性能指標(biāo)來(lái)說(shuō)，%，%。這與理論最佳設(shè)計(jì)有一定差距，尤其是轉(zhuǎn)速超調(diào)量略高一些。3）抗擾性能分析實(shí)驗(yàn)中我們選取Start time=，Stop time=。一般情況下，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的干擾主要是負(fù)載突變與電網(wǎng)電壓波動(dòng)兩種。圖2繪出了該系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在突加負(fù)載ΔI=12A）情況下電動(dòng)機(jī)電流Id與輸出轉(zhuǎn)速n的關(guān)系；圖226分別繪出了電網(wǎng)電壓突減ΔU=100V）情況下晶閘管觸發(fā)整流裝置輸出電壓Ud0、電動(dòng)機(jī)兩端電壓Ud，與輸出轉(zhuǎn)速n的關(guān)系。圖24突加負(fù)載抗擾特性圖25電網(wǎng)電壓突加的抗擾性能圖26電網(wǎng)電壓突減的抗擾性能通過(guò)仿真分析，對(duì)于該系統(tǒng)的抗擾性能，我們可有如下幾個(gè)結(jié)論：1）系統(tǒng)對(duì)負(fù)載的大幅度突變具有良好的抗擾能力，在ΔI=12A的情況下系統(tǒng)速降為Δn=44r/min，恢復(fù)時(shí)間為tf=。2）系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)電壓的大幅波動(dòng)也同樣具有良好的抗擾能力。在ΔU=100V的情況下，系統(tǒng)速降僅為9r/min，恢復(fù)時(shí)間為tf=。3）與理想的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性相比較，該系統(tǒng)的起動(dòng)和恢復(fù)時(shí)間顯得略長(zhǎng)一些輕載狀態(tài)下接近4s）。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”按如下格式“手工”撰寫：l 封頁(yè)：用學(xué)校統(tǒng)一格式/封皮l 正文：用學(xué)校統(tǒng)一用紙“手工”撰寫 引言 原理/建模 設(shè)計(jì)/分析/論述 仿真實(shí)驗(yàn)/結(jié)果分析 結(jié)論思考題解答）五、 思考題1． 在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程的第2階段中，理想的電流特性為：實(shí)際值小于給定/設(shè)定值，試說(shuō)明為何？2． 動(dòng)態(tài)性能中，電流/轉(zhuǎn)速特性的“超調(diào)量”與理論值是否有偏差？；如有偏差，試給出分析/解釋。3． 在“雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)”中，電流調(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器的輸出都要設(shè)置“限幅”，試說(shuō)明：你是如何選取限幅值的？4． 假設(shè)系統(tǒng)中的勵(lì)磁電壓減小/增加，試說(shuō)明：系統(tǒng)轉(zhuǎn)速將可能怎樣變化？參考文獻(xiàn)：[1] 張曉華 主編 《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD》第2版 機(jī)械工業(yè)出版社2005[2] 陳伯時(shí) 主編《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》第2版機(jī)械工業(yè)出版社 2001
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