機(jī)電控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程大作業(yè)-基于matlab的直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真-資料下載頁
【導(dǎo)讀】根據(jù)設(shè)計(jì)的一般原則“先內(nèi)環(huán)后外環(huán)”，從內(nèi)環(huán)開始，逐步向外擴(kuò)展。計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。在按動態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，即?，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)。電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡化成圖。從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，采用I型系統(tǒng)就夠了。i已選定，剩下的只有比例系數(shù)Ki，可。根據(jù)所需要的動態(tài)性能指標(biāo)選取。i<5%，由第二章可選?對電網(wǎng)的電壓的波動起及時(shí)的抗干擾作用。這里只是調(diào)節(jié)器未化簡。5按工程設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)寫出轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)校正過程和設(shè)計(jì)結(jié)果。電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。成只有較小時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。典型II型系統(tǒng)恰好能夠滿足此項(xiàng)要求。至于中頻寬h應(yīng)選擇多少，要看動態(tài)性能的要求決定。由上圖可知，超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)時(shí)間，幅值裕度，相位裕度均滿足要求。
【正文】 調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n 很快的跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，采用PI 調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)無靜差。 7 編制 Matlab 程序，繪制 未 經(jīng)過小參數(shù)環(huán)節(jié)合并近 似后的電流開環(huán)頻率特性曲線和單位階躍響應(yīng)曲線 圖 14 圖 15 圖 16 圖 17 由上圖可知，超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)時(shí)間，幅值裕度，相位裕度均滿足要求。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n 很快的跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，采用PI 調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)無靜差。只是在設(shè)計(jì)的過程中未進(jìn)行化簡。 8 建立轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的 Simulink 仿真模型，對上述分析設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行仿真。 圖 18 圖 19 圖 20 圖 21 分析：由上圖可知，由上圖可知，超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)時(shí)間，幅值裕度， 相位裕度均滿足要求。 9 給出階躍信號速度輸入條件下的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、電流調(diào)節(jié)器輸出過渡過程曲線，分析設(shè)計(jì)結(jié)果與要求指標(biāo)的符合性； 圖 22 圖 23 注釋： out1 口是轉(zhuǎn)速輸出口， out2 口是電流輸出口， out3 口是 ACR 輸出口， out4 口是 ASR 輸出口。 分析：根據(jù)所學(xué)知識， 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形應(yīng)該如下圖所示， 圖 16 與該圖相比，沒有限幅，這是在仿真過程中遇到的問題。 按照理論分析，當(dāng)電流 時(shí)，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，在本仿真中，是空載啟動 ，故電流，即初始時(shí)刻，電機(jī)就開始轉(zhuǎn)動 。當(dāng)電流達(dá)到限幅值時(shí)，由于滯后延時(shí)的原因， 會有小范圍的超調(diào)，在限幅的作用下，趨于一條直線，但是，轉(zhuǎn)速 n 未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速 ，故在反饋調(diào)節(jié)的作用下，直線部分的電流 略小于 ，轉(zhuǎn)速直線上升。當(dāng) 轉(zhuǎn)速 達(dá)到 額定轉(zhuǎn)速后，電流依舊處在最大值附近， ，轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，當(dāng)電流下降至 以下時(shí)， 反饋調(diào)節(jié)作用，使轉(zhuǎn)速退出飽和狀態(tài)。最 后，趨于穩(wěn)定。
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