课程仿真项目

1、 电气工程及其自动化系 运动控制系统仿真项目 专 业： _电气工程及其自动化 班 级： _ 电气7班 _ 学 号： _ 姓 名： 指导老师： 陈息坤 (2014. 10) 仿真题目: 对例题 3.13.1 设计的双闭环系统进行仿真分析， 其中电流调节器输 出限幅 7.37V7.37V。电流调节器输出与积分同时限幅。仿真时间 10s10s。 在 matlab/simulinkmatlab/simulink 仿真平台下搭建系统仿真模型。 仿真模型如下图一所示 图一 （2 2）给出空载起动过程中转速调节器积分部分不限幅与限幅时的仿 真波形（包括转速、电流、转速调节器输出、转速调节器积分部分 输出），

2、指出空载起动时转速波形的区别，并给出原因。 转速、电流调节器输出波形： 转速波形位于上方，电流波形位于下方 a不限幅： b.限幅: 转速调节器输出 a不限幅 b.限幅 转速调节积分器输出 a转速积分不限幅： b.转速调节器积分限幅波形: .电流调节器输出: 不限幅： 限幅: 结论： 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

3、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(10V)，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) 估算电动机带 40%40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量 (T n。并与仿真结果进行对比分析。 答：由超调量的公式可计算出超调量的值为

4、 136 0.5 n 2 Cmax ( z)nLT n 2 81.2% (1.5 0.4) 0.132 0.0174 6.094% Cb n Tm 1460 0.18 因为由题目要求带40%额定负载，所以IdL zldN 0.4 136 54.4A 仿真结果如下图所示： 位于图片上方的是转速波形，位于图片下方的是电流波形 从转速波形上可读出nmax 1590rad/min 所以n nmaxnN 1590 1460 100% 8.90%，与估算结果相近。 nN 1460 (5) 估算空载起动到额定转速的时间，并与仿真结果进行对比分析。 答： 估算过程： 当空载起动到额定转速的过渡过程中，由于在大

5、部分时间内 ASR饱和而不起调 节作用，使过渡过程时间ts延长，ts可表示为ts=to+t2,其中t2为恒流升速时间， to是退饱和超调过渡过程时间. 2 根据电机运动方程: GD 375 dn Te TL, dt dn dt Cm(I dm I dL ) R(I dm IdL) R 2 - (Idm IdL )- GD C GD R CeTm 375 375C所以： t CeT mn 0.132 0.18 1460 0.34s (Idm ldL)R (1.5 136 0) 0.5 退饱和超调过渡过程时间等于动态速升的恢复时间，可忽略不计 所以 ts to t2 t2 0.34s 从上面的转速

6、波形可以看出从空载起动到额定转速的时间约是 0.36s,与计算结 果基本一致。 （6 6）在 5s5s 突加 40%40%定负载，给出转速调节器限幅后的仿真波形 （包括转速、电流、转速调节器输出、转速调节器积分部分输出）， 并对波形变化加以分析。 转速、电流波形 转速积分限幅波形 转速输出限幅波形 电流调节器输出 波形变化分析： 5s前的波形和前面空载时波形一致，在 5s时间突加40%额定负载 IdL=54.4A，即施加一个负载扰动，负载从空载变为 40%额定负载，TL增大，动 转距Te TL 0，电机减速，电枢电流增大，直到电磁转矩增大到负载转矩，电 机转速减小到最小值，接着电流超调，电机升速，直至转速恢复至额定转速， 此时电枢电流变为54.4A。 其中ASR与ACR输出波形均为经限幅后的输出波 形。 个人感想： 由于有了之前课程的基础，这次仿真项目关于 MATLAB的使用部分难度 其实不大。比如对Simulink来说，需要什么就把什么拖到 Model里面，连线之 后设定参数。不是很麻烦的。但是重要的是对于系统的设计与仿真思想才是最 重要的。本次仿真最难的在