运动控制系统双闭环直流调速系统仿真

1、上洛大学本科生课程论文运动控制系统机自学院课程名称 学 院 专 业 学 号 学生姓名 指导教师 分 数1212XXXX翟自协杨影题目 双闭环直流调速系统仿真对例题3.8设计的双闭环系统进行设计和仿真分析，仿真时间10s。具体要求如下：在一个由三相零式晶闸管供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：S=60kW， S=220V，口=308 A,1_=1000 r/min , 电动势系数 I=0.196 V min/r，主回路总电阻 陥0.18Q，变换器的放大倍数 B=35。电磁时间常数 Q=0.012s,机 电时间常数 一=0.12s,电流反馈滤波时间常数=0.0025s转速反

2、馈滤波时间常数E3=0.015so额定转速时的给定电压)N =1OV , 调节器ASR, ACR饱和输出电压=8V , U =7.98V。系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D=10，电流超调量 5%，空载起动到额定转速时的转速超调量 叫忽略反电势的影响的近似条件：n.1;忙犷弟12 X 0.012 “a $一 可见满足近似等效条件。速度调节器设计 确定时间常数:速度调节器结构确定：按照无静差的要求，应选用 PI调节器,速度调节器参数确定:取 h=5，r = fiTrT = 0,1333 sKil-Fl.= 168.82 s-22 x 5 x 0.02666“=6 942 x 5 x 0

3、.01 x 0.1H x 0.02666(h +6 X 0.0236 X 0496 x 0.12Kn= 2haRT2/校验等效条件:= KNTn = 168.82 x 0.1333 = 22.5s-1a）电流环近似条件:85.76.310,00583 = 443Sb）转速环小时间常数近似:11fe5J6I1 = 25.2s-1 w3T3.0.015cnonX可见满足近似等效条件。转速超调量的校验（空载Z=0）308 x 0.180.02666= 2x81-2%xl-lxo.i96xioooxir转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。因此需要重新设 计。查表，应取小一些的h，选h=3进行

4、设计 按h=3，速度调节器参数确定如下:h + 12T占2r打=My = 0.07990 呂；=312.656 s2 x 9 x 0,02666(h + 1)阻几 4 x 0.0236 x 0.196 x (M2=7 72 x 3 x 0.01 x 0A8 x 0.02666校验等效条件：L = K/v/少=KNTn = 312.656 x 0.07998 = 25s1 = 9.97%3)限幅时的仿真波形：a转速：编辑版 word91 Scope*= X目喫序務1SE弋b）电流:c）转速调节器输出:编辑版word Sccpe 口峠强 |宓*015d）转速调节器积分部分输出:Qi Scopel丁

5、耐 BftSK 0不限幅时的仿真波形:a转速:b）电流:c）转速调节器输出: Scope X风釦取呻事氐阳i毎叵1茸d）转速调节器积分部分输出:由上图可知，空载启动时转速的波形在限幅和不限幅上的区别还是很大的空载起动时转速波形的区别： 当转速调节器的积分部分不限幅时： 振荡次数较于限幅时更多，超 调比较大，起动时间更长，调节时间更加长。 当转速调节器的积分部分限幅时： 振荡次数少于不限幅时，超调较 小，起动时间较短，调节时间较短。引起区别的原因：当ASR转速调节器积分部分不限幅时，速度调节器达到限幅值 时，转速还未达到额定转速 ，偏差均大于零，积分部分的输出一直 在增大，这就导致使积分部分输出

6、的值变得很大。 当转速达到额定转 速时，积分调节器的输出不能立即变小， 而是需要经过一段时间使积 分调节器的输出恢复到开始限幅瞬间的数值。 在这段时间内调节器暂 时失去调节功能，导致 ASR在很长时间内都是限幅输出，电机转速 一直在增加，所以ASR积分部分不限幅时，转速超调较大，起动时 间较长，调节时间较长。（4）40%额定负载起动到最低转速时：因为由题目要求带40%额定负载，所以仏=zldN = 0.4 X 308 = 123,2A308 x 0.180.02666% = 2X 72-2%- -4 X 0.196x1000 X -042- = 635%仿真结果:1049- 1000= 100

7、0 = 4-9%与估算结果相近。Q Scopes-X哄&殳口耳甬0 finI Lb121W61W1W21MJ1KBli i.1C3411021CW10T|i 4 OlFK 0根据电机运动方程:GD2dnT7丁375dt e11rfn伽-f R(5m 一 G)R不=GD2 =少/?=如_ 莎C375C375C Cm eCTnC 171所以,0.196 x 0.12 x 1000二 J-矗R 二(1-1x308-0)x0.18 = 03855(6)在5s突加40%额定负载,转速仿真波形：电流仿真波形:Q kcps -2.X昌亦 电压|口$制目i肯MirtM 9转速调节器输出仿真波形: Scope

8、n. X号看法* E3托堵回釦弋Time BTIH 0转速调节器积分部分输出仿真波形:Cjl Scopel X分析:突加给定电压后，转速调节器很快进入饱和状态，输出恒定的限 幅电压阳，使电机在恒流条件下启动，启动电流而转速则按线性规律增长。转速调节器一旦饱和，只有当转速上升到 给定电压所对应的给定值 J时，反馈电压才与给定电压平衡，此后 转速偏差电压变为负值，使ASR退饱和。ASR开始退饱和时，由 于电动机电流皿仍大于负载电流旧，电动机仍然加速，直到b兰G 时，转速才降低下来，因此启动过程中转速一定超调。在5s时突加40%额定负载扰动，即忆 1出2冲，贝y转速受扰动，会有所下降， 使电动机电流

9、升高。直到时电机转速才回升，同时电机电 流下降，最后稳定在123.2A。编辑版word心得体会：由于之前课程对 matlab的熟悉使得这次仿真项目在 matlab使用 部分顺利很多。 重点也是难点的是对双闭环直流调速系统的理解， 充 分理解转速环和直流环， 还要学会各种参数的比较和计算， 如何修改 参数以达到题目的要求。仿真部分也有遇到难题， 比如由于参数设置问题导致波形与预想 的效果相差甚远，而有些则只是范围内的误差。总的来说，通过这次仿真项目，不仅仅学到了如何使用操作 matlab,更多的是系统的设计以及仿真思想。（此文档部分内容来源于网络， 如有侵权请告知删除， 文档可自行编辑修改内容， 供参考,感谢您的配合和支持）编辑版 worda) 电流环近似条件：1(冷 1 85.76_ 1-= - 7737 = 40.43s3 If0*00