【正文】 ：syms K Kp Ks Ce alpha。Ks=44。alpha=。syms L R Ta。R=。 GDpf=。Ce=。Tm=GDpf*R/(375*Ce*Cm)程序運行結(jié)果Tm =即飛輪矩相應(yīng)的機電時間常數(shù) (5)繪制代參數(shù)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的 Simulink動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 (6)求閉環(huán)系統(tǒng)臨界開環(huán)放大系數(shù) 根據(jù)自動控制理論的代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件為 其臨界開環(huán)放大系數(shù) syms K Kcr Tm Ta Ts。 Ta=。Kcr=(Tm*(Ta+Ts)+Ts^2)/(Ta*Ts)程序運行結(jié)果Kcr =圖 743 帶參數(shù)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) Simulink動態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型(7)求系統(tǒng)閉環(huán)特征根以驗證系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行。l74339。s1=ss(a,b,c,d)。sysl=zpk(s1)。roots(P) 程序運行結(jié)果ans = +002 * + 即系統(tǒng)閉環(huán)特征根有兩個根的實部為正，說明系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行。 ① 比例調(diào)節(jié)器 時，求閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù) K。Kp=20。Ce=。K=Kp*Ks*alpha/Ce程序運行結(jié)果K = 即對應(yīng)著閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù) ② 當 時 (需將動態(tài)模型結(jié)構(gòu)圖 設(shè)置為 20，下同 )，繪制其系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。l74339。 step(sys)。 ③ 比例調(diào)節(jié)器時 ，求閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù) K。Kp=21。Ce=。K=Kp*Ks*alpha/Ce 程序運行結(jié)果K = ④ 當 Kp=21時，繪制其系統(tǒng)位階躍響應(yīng)曲線。當 Kp=，系統(tǒng)越發(fā)不穩(wěn)定。模型 743的開環(huán)模型為 ,以下程序要用到它。（見附錄自編函數(shù)）[a,b,c,d]=linmod(39。)。s2=tf(s1)。[Gc]=lagc(1,s2,[gama])wc=35。而以剪切頻率為校正主要指標的滯后校正器為 ② 驗算設(shè)計的校正器的校正效果。l743A39。s2=tf(s1)。[Gc]=lagc(1,s2,[gama])sys=s2*Gc。 從圖 746可以看出，校正后系統(tǒng)的相角穩(wěn)定裕度達到預(yù)期目的。l743A39。s2=tf(s1)。[Gc]=lagc(2,s2,[wc])sys=s2*Gc。程序方式下運行程序，繪制出系統(tǒng)的 Bode圖如圖 747所示。(10)用根軌跡校正器對系統(tǒng)進行滯后校正。 在程序方式下運行以下 MATLAB程序，則彈出系統(tǒng)根軌跡設(shè)計器，如圖 748所示。l743A39。s2=tf(s1)。在圖 748中，用鼠標單擊工具欄的 [Addrealzero]按鈕為系統(tǒng)增加一個零點，會使系統(tǒng)從不穩(wěn)定變成穩(wěn)定，且具有很好的性能指標。 ②相角穩(wěn)定裕度 剪切頻率 ，模值穩(wěn)定裕度 ， 穿越頻率 ，其頻域性能指標非常優(yōu)良。圖中顯示，其超調(diào)量 σ=20％，峰值時間，響應(yīng)超調(diào)一次后，即回落到穩(wěn)態(tài)值。 用 MATLAB仿真雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)n 根據(jù)自動控制系統(tǒng)設(shè)計理論，采用兩個 PI調(diào)節(jié)器 (即 ACR、 ASR均采用 PI調(diào)節(jié)器 )的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)性能，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，設(shè)計也很方便，實踐證明 ，它是一種應(yīng)用最廣的調(diào)速系統(tǒng)。解決這個問題的一個簡單有效的辦法就是在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器上引入轉(zhuǎn)速微分負反饋，這樣就可以抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)直到消滅超調(diào)，同時可以大大降低動態(tài)速度降落。例 751 帶轉(zhuǎn)速微分負反饋的晶閘管一直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) (VM系統(tǒng) )的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 751所示。 (1)試計算系統(tǒng)的參數(shù)：電機電動勢轉(zhuǎn)速比 Ce、 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速降 、觸發(fā)整流裝置的放大系數(shù) Ks、電流反饋系數(shù) β、電樞電磁時間常數(shù) Ta、系統(tǒng)機電時間常數(shù) Tm、系統(tǒng)測速反饋系數(shù) а； (2)選擇幾個濾波時間常數(shù) 、 、 與中頻寬 h。(4)計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù) ； (5)對雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進行單位階躍給定響應(yīng)仿真與單位階躍負載擾動響應(yīng)仿真；（ 6）對轉(zhuǎn)速微分負反饋環(huán)節(jié) 進行計算；（ 7）對帶轉(zhuǎn)速分負反饋雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進行單位階躍響應(yīng)仿真與單位階躍負載擾動響應(yīng)仿真；（ 8）對（ 5）與（ 7）兩項仿真做簡單的比較；（ 9）計算退飽和時間 與退飽和轉(zhuǎn)速 。 ① 額定磁通下的電機電動勢轉(zhuǎn)速比。 Unom=220。Ra=。 Ce=(UnomInom*Ra)/nnom程序運行結(jié)果Ce = 即額定磁通下的電機電動勢轉(zhuǎn)速比 Ce=。 nnom=1500。D=20。 ③ 滿足系統(tǒng)要求的觸發(fā)整流裝置的放大系數(shù) syms Ks nnom lbdl R Ce Uctm。nnom=1500。R=。 Ks=(Ce*nnom+Idbl*R)/Uctm程序運行結(jié)果Ks=取系統(tǒng)要求的觸發(fā)整流裝置的放大系數(shù) 。syms beta Uim tdm Inom。Inom=。 beta=Uim/Idm 程序運行結(jié)果beta=即滿足系統(tǒng)要求的電流反饋系數(shù) 。L=200*10^(3)。Ta=L/R程序運行結(jié)果Ta= ⑥ 電機拖動系統(tǒng)機電時間常數(shù) syms GDpf R Ce Cm Tm。R=。Cm=30*Ce/pi。 ⑦ 滿足系統(tǒng)要求的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)syms alpha Un nnom。nnom=1500。⑧ 選取電流環(huán)濾波時間常數(shù) 。(2) 電流調(diào)節(jié)器 參數(shù)的計算。合并電流環(huán)小時間常數(shù)為：電流環(huán)開環(huán)增益： ；電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) ，所以電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 (3) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 參數(shù)的計算。 帶參數(shù)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖 753所示。 [a,b,c,d]=linmod(39。)。sys=tf(s1)。 程序運行后，繪制的單位階躍響應(yīng)曲線如圖 754所示。圖 754 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線圖 755 雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)負載擾動仿真動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 用以下 MATLAB程序繪制雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的單位階躍負載擾動響應(yīng)仿真曲線。l75539。 s1=ss(a,b,c,d)。t1=[0::0.3]。圖 756 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的單位階躍負載擾動響應(yīng)曲線由圖可知，即最大動態(tài)降落 ： 最大動態(tài)降落時間：。(5)帶轉(zhuǎn)速微分負反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的原理圖與動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。圖 757 帶轉(zhuǎn)速微分負反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖由圖 757可知，根據(jù)電路的分流公式，有對圖 757的虛地點 A寫出基 爾霍夫電流定律為整理后得 式中： 為轉(zhuǎn)速微分時間常數(shù)；為轉(zhuǎn)速微分濾波時間常數(shù) (6)轉(zhuǎn)速微分負反饋環(huán)節(jié) 參數(shù)的計算 (7) 帶參數(shù)轉(zhuǎn)速微分負反饋雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的 Simulink動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 以下 MATLAB程序繪制轉(zhuǎn)速微分負反饋雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線 [a,b,c,d]=linmod(39。)。sys=tf(s1)。程序運行后，繪制的單位階躍響應(yīng)曲線如圖 759所示。 圖 759 轉(zhuǎn)速微分負反饋雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線 轉(zhuǎn)速微分負反饋雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)負載擾動仿真動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 7510所示，即系統(tǒng)動態(tài)模型 ，以下仿真要用到它。 [a,b,c,d]=linmod(39。)。sys=tf(s1)。step(sys,t1)。 圖 7511 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的單位階躍負載擾動響應(yīng)曲線 程序運行后，繪制的單位階躍負載擾動響應(yīng)曲線如圖 7511所示。(8)計算退飽和時間 ,l與退飽和轉(zhuǎn)速 。這可以用以下 MATLAB程序來計算退飽和時間與退飽和轉(zhuǎn)速syms Ce nx Tm R Idm ldbl Inom IdL Tsigman taudn tt。nx=1500。R=。Idbl=*Inom。IdL=0。taudn=。反饋環(huán)節(jié)的作用是檢測并減小輸出量 (被調(diào)量 )的偏差。偏差信號的變化直接反映了被調(diào)量的變化。所以在穩(wěn)態(tài)時，其偏差電壓不能為零。 ?　　常用的反饋和順饋的方式通常有： ?　　 ① 某物理量的負反饋。 ?　　 ② 某物理量的微分負反饋。它的作用是限制該物理量對時間的變化率 (如，等 )。它的特點是在某限定值以下不起作用，而當超過某限定值時才起作用。 ?　　 ④ 某物理量的擾動順饋補償 (如電流正反饋 )或給定量順饋補償，但補償量不宜過大，過大易引起振蕩。如阻容吸收，壓敏電阻放電，續(xù)流二極管放電回路，接地保護等。如熔絲和快熔 (短路保護 )，過電流繼電器，限流電抗器，電流 (截止 )負反饋等。如直流電動機失磁保護，正、反組可逆供電電路的互鎖保護，限位保護，超速保護、過載保護、通風順序保護、過熱保護等。 ?　　搞清各單元的次序通常是： ?　　由被控對象 (及被控量 )→ 執(zhí)行 (驅(qū)動 )部件 → 功率放大環(huán)節(jié) → 檢測環(huán)節(jié) → 控制環(huán)節(jié) → 〔 包括給定元件、反饋環(huán)節(jié)、給定信號與反饋信號的比較綜合、放大、(P、 T、 PI、 PID等的 )調(diào)節(jié)控制 〕 → 保護環(huán)節(jié) (包括短路、過載、過電壓、過電流保護等 )→ 輔助環(huán)節(jié) (包括供電電源、指示、警報等 )。然后，分析給定量變化時及擾動量變化時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程，并寫出自動調(diào)節(jié)過程流程圖。，因此最直接的辦法是采用轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)節(jié)。而在要求不太高的場合，為了省去安裝測速發(fā)電機的麻煩，可采用能反映負載變化的電流正反饋和電壓負反饋環(huán)節(jié)來代替轉(zhuǎn)速負反饋。電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，速度環(huán)為外環(huán)。從而：　　 ① 依靠 ACR的調(diào)節(jié)作用，可限制最大電流。 ?　　 2) 速度調(diào)節(jié)器 ASR的作用是穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速保持在的數(shù)值上。 ?6. 用 MATLAB解決簡單閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)中 PI校正器的設(shè)計、并驗算設(shè)計后系統(tǒng)的時域與頻域性能指標是否滿足要求以及用根軌跡校正器對系統(tǒng)進行滯后校正設(shè)計等問題的過程和方法。7．用 MATLAB解決雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速超調(diào)及抗擾性能的提高問題，即在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器上引入轉(zhuǎn)速微分負反饋，這樣就可以抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)直到消滅超調(diào)，同時可以大大降低動態(tài)速度降落。