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直流電機雙閉環調速系統設計-資料下載頁

2026-06-21 08:04本頁面

　　

【正文】計調速環。也采用PI調節器，其傳遞函數可表示成3．轉速環PID調節器參數的計算根據跟隨性能和抗擾動動態性能同時滿足的原則，取h=5，于是轉速環的超前時間常數轉速環的開環增益于是，可得轉速環調節器（ASR）的比例系數為4．近似條件的校驗轉速環的頻率特性中的截止時的頻率為(1)電流環調節器的傳遞函數的簡化條件為滿足條件；(2)轉速環較小的時間常數的近似條件為滿足條件。5．轉速超調量的校核當h=5時，查表33得，不能滿足設計的要求，應該按ASR退飽和的情況重新計算。由，求出。取h=5，查表34得，而因此，即h=5，能滿足設計的要求。根據理論設計結果，構建直流雙閉環調速系統的仿真模型，如圖41所示：圖41直流雙閉環調速系統的仿真模型為了使系統模型更簡潔，利用了Simulink的打包功能將調節器模型縮小為一個分支模塊，如圖42(a)、(b)所示：（a）（b）圖42 （a）轉速調節器ASR （b）電流調節器ACR運行已構建好的Simulink直流雙閉環調速系統仿真模塊，在空載、滿載和擾動下，對系統進行仿真得到電動機轉速、電流的仿真波形分別如圖4445所示：圖43轉速環空載高速起動波形圖圖44轉速環滿載高速起動波形圖圖45 t=1s時加入負載擾動轉速環的抗擾波形圖根據以上仿真結果對系統的性能指標進行分析：（1）上升時間：，響應時間較快。（2）超調量σ：。超調量滿足系統的設計要求，系統的相對穩定性較好。（3）調節時間：，穩定后基本上無靜差，系統較穩定。（4）峰值時間：，系統的瞬間響應較快。（5）在系統穩定后1s時突加額定負載，系統穩定抗擾性良好。5 結論本文對轉速、電流雙閉環直流調速系統的設計和仿真進行了研究從直流電動機起動和調速原理出發，引入本論文要采用的調速性能、可靠性、經濟性上都具有優越性，而且功率范圍寬的晶閘管電動機系統，即VM系統。通過對直流電動機和整流裝置模型的分析，逐步建立了雙閉環直流調速系統的動態數學模型，通過工程設計方法設計了電流調節器和轉速調節器，在MATLAB仿真軟件Simulink環境下建立系統的仿真模型，并分別在系統空載、滿載、擾動作用下進行了仿真，并對仿真結果進行分析。得出常規PID控制下的雙閉環直流調速系統的設計基本符合設計要求，穩定后基本上無靜差，受到擾動后回復時間較短，抗擾性能較好，但常規PID控制器參數不能隨被控對象變化而作相應調整，控制效果有時不能盡人意，系統響應速度、穩態精度方面需要進一步加以改進。通過本課題的研究，得到許多收獲，如：更深入掌握、研究了典型雙閉環直流調速系統的數學模型，學習并掌握運用了MATLAB/Simulink仿真軟件。由于本課題研究的基礎是電力拖動、自動控制系統有關方面的知識，通過本設計我對自動控制系統的動、靜態性能及其控制有了進一步的認識。參考文獻[1] 胡虔生，[M] .北京中國電力出版社，2005[2] 謝卓輝．直流調速系統的全數字控制[D]．中國優秀碩士論文數據庫，2001．[3] 阮毅，陳伯時．電力拖動自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2009[4] 鄒伯敏．自動控制理論[M]．北京：機械工業出版社，2007．6．[5] 胡雙，馬志云．直流電機系統建模研究[J]．電工技術雜志，2003．8：17~21[6] 趙崗金，王兆明，楊玉珍．數字控制直流調速系統試驗平臺的研制與應用[B].電氣電子教學學報，2006年，第28卷[7] 韋巍．智能控制技術[M]．北京：機械工業出版，2000．1．[8] 席愛民．模糊控制技術[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2008．6．[9] 張德豐. MATLAB模糊系統設計[M]．北京：國防工業出版社，2009．4．[10] 張國良，曾靜，柯熙政，等．模糊控制及其MATLAB應用[M]. 西安：西安交通大學出版社，2002．11．[11] 阮毅，陳維鈞．運動控制系統[M]．北京：清華大學出版，2006．

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