【正文】 再次，感謝！ 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 28 頁 共 29 頁 參 考 文 獻(xiàn) [1] 王耀德 .交直流電力拖動控制系統(tǒng) .機(jī)械工業(yè)出版社， 1992 [2] 馬志源 .電力拖動控制系統(tǒng) .科學(xué)出版社， 2020 [3] 范正翹 .電力傳動與自動控制系統(tǒng) .北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [4] 陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) .機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 [5] 廖曉鐘 .電力電子技術(shù)與電氣傳動 .北京理工大學(xué)出版社， 1999 [6] 楊興瑤 .電氣傳動及應(yīng)用 .化學(xué)工業(yè)出版社， 1994 [7] 張海根 .機(jī)電傳動控制 .高等教育出版社， 2020 [8] 何建平 .陸治國 .電氣傳動 .重慶大學(xué)出版社 .2020 [9] 鄭力新，周凱汀 . 變結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 . 機(jī)電一體化 .2020,7(6).4952 [10] 吳延華 .孟嬌茹 .基于最優(yōu) PID 控制算法和直流調(diào)速系統(tǒng) . 工礦自動化 .2020(4).1112 [11] 鄭勇，關(guān)曉菡，吳勇 . 基于模擬電路仿真的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計 . 電氣電子教學(xué)學(xué)報 .2020,26(4).4952 [12] 徐月華 .汪仁煌 . Matlab 在直流調(diào)速設(shè)計中的應(yīng)用 . 微計算機(jī)信息 .2020,19(8).3233,27 [13] 陸桂明、張明照、張寶俊 .應(yīng)用 MATLAB 建摸與仿真 .科學(xué)出版社 .2020 [14] 王華 .李有軍 .劉建存 .MATLAB 電子仿真與應(yīng)用教程 .國防工業(yè)出版社 .2020 [15] 陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) —— 運動 控制 系統(tǒng) .機(jī)械工業(yè)出版社 .2020 [16] 倪忠遠(yuǎn) .直流調(diào)速系統(tǒng) .機(jī)械工業(yè)出版社 .1996 [17] 鄭勇，關(guān)曉菡，吳勇 . 基于模擬電路仿真的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計 . 電氣電子教學(xué)學(xué)報 .2020,26(4).4952 [18] 鄭力新，周凱汀 . 變結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 . 機(jī)電一體化 .2020,7(6).4952 [19] 洪乃剛 .電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 .2020 。整個畢業(yè)設(shè)計的完成過程對我而言，不僅是學(xué)習(xí) 新的 知識并整合已有的 專業(yè) 知識的 過程，更是從老師的言傳身教中學(xué)習(xí)為人處世的過程，令我受益良多。在此 ， 我要衷心感謝我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師 —— 張士娟老師。 在利用 Matlab Simulink 對雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真的過程中，Simulink 中自帶的很多模塊都可以對被仿真的系統(tǒng)進(jìn)行簡化，熟練使用這些現(xiàn)有的模塊可以大大減小工作量。 PID 調(diào)節(jié)下的系統(tǒng)兼有比例、積分、微分三項的優(yōu)點，在 PI 具有的各項作用之外還能大大減小系統(tǒng)的反應(yīng)時間，使系統(tǒng)能夠快速反應(yīng)并快速恢復(fù)穩(wěn)定，但其各項參數(shù)的整定比較復(fù)雜。使用 PI 調(diào)節(jié)器基本可以保證雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)在起動和受到負(fù)載擾動時能夠做到轉(zhuǎn)速無靜差，即系統(tǒng)有足夠的能力可以將變化的轉(zhuǎn)速調(diào)回到與給定值相等 的轉(zhuǎn)速，電流環(huán)的限流作用可以限制電機(jī)起動時的大電流，保證電機(jī)和系統(tǒng)不被大電流影響。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 26 頁 共 29 頁 結(jié) 論 雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的控制部分由轉(zhuǎn)速環(huán) (ASR)和電流環(huán) (ACR)組成，兩個調(diào)節(jié)器可采用比例 積分調(diào)節(jié)器 (PI 調(diào)節(jié)器 )或比例 積分 微分調(diào)節(jié)器 (PID調(diào)節(jié)器 )對系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)性能進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)性能和特性達(dá)到預(yù)期的效果。 繼續(xù)調(diào)整兩個 PID 調(diào)節(jié)器的參數(shù)，最終得到 的 比較理想的轉(zhuǎn)速、電樞電流和轉(zhuǎn)矩輸出波形如下圖 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 共 29 頁 圖 雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng) PID 仿真 波形圖（ 2） 該仿真波形 對應(yīng)的各個參數(shù)為： 電流環(huán)： Kp= Ki= Kd= 轉(zhuǎn)速環(huán)： Kp= Ki= Kd= 將 PID控制 輸出結(jié)果 較為理想 的波形圖與 PI控制輸出結(jié)果 較為理想 的波形進(jìn)行比較，比較結(jié)果如下表所示： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 共 29 頁 表一 . PID控制與 PI控制下各 量值比較 項目 PI PID 空載起動轉(zhuǎn)速超調(diào) σ n % 9% 空載起動電流超調(diào)σ i 0 0 突加負(fù)載轉(zhuǎn)速靜差 (rad/s) 0 4 空載起動調(diào)節(jié)時間（ S） 通過 表 一所示的各 量值的比較可知， PID 控制調(diào)節(jié)下的系統(tǒng)應(yīng)對變化的調(diào)節(jié)時間較之 PI 控制調(diào)節(jié)下的系統(tǒng)明顯縮短，但在本次課程設(shè)計中 PID 調(diào)節(jié)下的系統(tǒng)在對電機(jī)突加負(fù)載的情況下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)出現(xiàn)了靜差。 仿真結(jié)果如下圖 ： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 共 29 頁 圖 雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng) PID 仿真 波形圖 （ 1） 將系統(tǒng) PID 仿真結(jié)果波形與 PI 仿真時的波形圖進(jìn)行對比，當(dāng)轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)采用 PID 調(diào)節(jié)器后，系統(tǒng)中電動機(jī)的空載起動的響應(yīng)時間明顯縮短，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的時間為 ，而采用 PI 調(diào)節(jié)器時，電動機(jī)由空載起動到達(dá)到額定轉(zhuǎn)速花費的時間為 ，可見，采用 PID 調(diào)節(jié)器可明顯提高系統(tǒng)的反應(yīng)效率 ；但同時，當(dāng)?shù)?6S 給 電動機(jī)突加 100N 采用 Gain模塊和 Derivative模塊構(gòu)成組成 PID調(diào)節(jié)器的微分部分 ，比例部分由增益模塊 Gain單獨組成，積分部分由 Gain模塊和 Integrator模塊 構(gòu)成。仿真電路圖如下圖 所示，仿真算法仍然采用 ode45。對比三組數(shù)據(jù)對應(yīng)的波形，暫時可取第三組參數(shù)，即 Kp= Ki= Kd=。 轉(zhuǎn)速環(huán) PID 參數(shù)整定 同電流環(huán) PID 參數(shù)整定相似，斷開電流環(huán)， 則 系統(tǒng)成為轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)，在 PI轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上增加微分部分，圖 是四組不同的參數(shù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速輸出波形 ,在此先列出未加入微分的純 PI調(diào)節(jié)時的轉(zhuǎn)速輸出波形圖，如圖 所示，以此與加入微分后的輸出波形作比較： 圖 Kp= Ki= Kd=0 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 20 頁 共 29 頁 圖 Kp= Ki= Kd= 圖 Kp= Ki= Kd= 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 21 頁 共 29 頁 圖 Kp= Ki= Kd= 由上述四 組轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制系統(tǒng)的 PID 參數(shù)整定輸出的轉(zhuǎn)速波形可知，加入微分環(huán)節(jié)后， 系統(tǒng)的響應(yīng)時間大大縮短，但出現(xiàn)了靜差；同時，若比例系數(shù) 變化過大，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速波形將無法達(dá)到預(yù)期的要求 。在上述 PI電流調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上增加微分部分， 圖 是三組不同的參數(shù) 對應(yīng)的 閉環(huán)控制系統(tǒng)的電樞電流輸出 波形： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 共 29 頁 圖 微分系數(shù) 比例系數(shù) 放大 20倍（ Kp=） 圖 微分系數(shù) 比例系數(shù) 放大 20倍（ Kp=） 圖 微分系數(shù) 比例系數(shù) 放大 10倍（ Kp=16） 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 共 29 頁 增加微分系數(shù)是因為微分調(diào)節(jié)的超前作用可以縮短響應(yīng)時間，對比上述三組不同數(shù)據(jù) ,可以看到： 當(dāng) 微分系數(shù) 為 比例系數(shù)放大 20倍 ，即 當(dāng) Kp=，電動機(jī) 空載 起動 至轉(zhuǎn)速 達(dá)到額定轉(zhuǎn)速 所需 的時間 約 為 ；而當(dāng) 微分系數(shù) 為， 比例系數(shù)放大 20倍 ，即 Kp= 時，電動機(jī)自空載起動到達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的時間 約 為 ；而當(dāng) 微分系數(shù) 為 ， 比例系數(shù)放大 10倍（ Kp=16） 時， 所需的 時間 約 為 。 PI 控制參數(shù)整定 轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)均使用 PI 調(diào)節(jié)器時，參數(shù)和采用對應(yīng)參數(shù)時的仿真結(jié)果波形如下所示： 1) 第一組 PI參數(shù)取 當(dāng)電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的 PI 調(diào)節(jié)器 均采用 理論 計算所得 的 理論值時， 即對電流環(huán) 有 ： Kpi = ,Kii= ， 對轉(zhuǎn)速環(huán)： Kpn = ,Kin =，仿真波形 圖 所示： 圖 按理論值整定的系統(tǒng)輸出波形 2) 第二組參數(shù)取僅只增大轉(zhuǎn)速環(huán)的比例放大系數(shù)的情況， 即對電流環(huán)：Kpi = ,Kii= ， 對轉(zhuǎn)速環(huán)： Kpn = ,Kin = ，仿真波形如下 圖 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 29 頁 圖 第二組參數(shù)對應(yīng)系統(tǒng)輸出波形 3) 第三組參數(shù)在在第二組 改變的基礎(chǔ)上僅只減小電流環(huán)的比例放大系數(shù)， 即對電流環(huán)： Kpi = 1,Kii = ， 對轉(zhuǎn)速環(huán)： Kpn = ,Kin = ，仿真波形如下 圖 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 29 頁 圖 第三 組參數(shù)對應(yīng)系統(tǒng)輸出波形 觀察對比如上述所示 PI調(diào)節(jié)器取 三組不同參數(shù)時的轉(zhuǎn)速，電樞電流以及轉(zhuǎn)矩的輸出波形，對比三組 波形圖表現(xiàn)的起動時的調(diào)節(jié)時間，以及轉(zhuǎn)速和電樞電流在起動和突加負(fù)載時的超調(diào)量可知， 第 二 組數(shù)據(jù) 所對應(yīng)的的波形最 為理想。對應(yīng)整流電壓變小，轉(zhuǎn)速相應(yīng)減?。?Uc=10 時， α = 30176。的觸發(fā)角 α。 由前述控制電壓