武漢工程大學(xué)實(shí)驗(yàn)報告-資料下載頁
2025-08-04 02:05本頁面
【正文】 積分方法、方法階次、步長大小等因素有關(guān)），舍入誤差（同計算機(jī)字長、步長大小、程序編碼質(zhì)量等等因素有關(guān)），初始誤差（由初始值準(zhǔn)確程度確定）。當(dāng)步長h取定時，算法階次越高，截斷誤差越??；當(dāng)算法階次取定后，多不法精度比單步法高，隱式精度比顯式的高。當(dāng)要求高精度仿真時，可采用高階的隱式多步法，并取較小的步長。但步長h不能太小，因?yàn)椴介L太小會增加迭代次數(shù)，增加計算量，同時也會加大舍入誤差和積累誤差?？傊?，實(shí)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。b，計算速度計算速度主要取決于每步積分所花費(fèi)的時間及積分的總次數(shù)，每步計算量同具體的積分方法有關(guān)。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)。為了提高仿真速度，在積分方法選定的前提下，應(yīng)在保證精度的前提下盡可能加大仿真步長，以縮短仿真時間。綜上所述，我們采用Simulink的默認(rèn)的ode45變步長仿真解法，從后面的仿真結(jié)果可以會看出，效果是能夠令人滿意的。電流環(huán)跟隨性能仿真實(shí)驗(yàn)如上文所述：電流環(huán)的作用就是保持電樞電流在動態(tài)過程中不超過允許值，在突加控制作用時不希望有超調(diào)，或者超調(diào)量越小越好。這就需要我們對電流環(huán)的跟隨性能加以分析。將電流環(huán)從系統(tǒng)中分離出來（將電樞電壓對電流環(huán)影響看成是擾動），電流環(huán)的模型如圖17所示。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)。[num,den]=linmod(39。current_loop39。)sys=tf(num,den)margin(sys)[mag,phase,w]=bode(sys)。[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w)Nyquist(sys)Step(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種可以看出我們設(shè)計的電流環(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?。?）與過渡過程時間很短（）。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。 圖21 ASR的輸出特性 圖22 ACR的輸出特性圖23 電動機(jī)電流特性（2）仿真結(jié)果分析由圖2223可見，系統(tǒng)地工作過程可概括為如下幾點(diǎn)：（1）ASR從起動到穩(wěn)速運(yùn)行的過程中經(jīng)歷了兩個狀態(tài)，即飽和限幅輸出與線性調(diào)節(jié)狀態(tài)；（2）ACR從起動到穩(wěn)速運(yùn)行的過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)對于起動特性來說，已達(dá)到預(yù)期目的；（4）對于系統(tǒng)性能指標(biāo)來說，%，%。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。（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)電壓波動兩種。圖2繪出了該系統(tǒng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速在突加負(fù)載（ΔI=12A）情況下電動機(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仿真分析，對于該系統(tǒng)的抗擾性能，我們可有如下幾個結(jié)論：（1）系統(tǒng)對負(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)時間為tf=。（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。在ΔU=100V的情況下，系統(tǒng)速降僅為9r/min，恢復(fù)時間為tf=。（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）。四、 思考題1． 在系統(tǒng)啟動過程的第2階段中，理想的電流特性為：實(shí)際值小于給定/設(shè)定值，試說明為何？2． 動態(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”，試說明：你是如何選取限幅值的？4． 假設(shè)系統(tǒng)中的勵磁電壓減小/增加，試說明：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 主編 《電力拖動自動控制系統(tǒng)》 第2版 機(jī)械工業(yè)出版社 2001
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