文档介绍：实验题目:转速反馈单闭环直流调速系统仿真
3. 学会转速负反馈系统稳态分析和相关公式推导
直流电机模型框图如下图所示,仿真参数为R=,Tl=,Tm=,Ce=。本次仿真采用算法为ode45,仿真时间5s。
图1 直流电机模型
2、闭环仿真:
在上述仿真基础上,添加转速闭环控制器,转速指令为1130rpm,
0~,电机空载,即Id=0;
~5s,电机满载,即Id=55A。
(1)控制器为比例环节:试取不同kp值,画出转速波形,求稳态时n和s并进行比较。
若kp=1
空载时的转速n1=948r/min 负载时的转速n2=920r/min
静差率s=(948-920)/948=%
若kp=2
空载时的转速n1=1031r/min 负载时的转速n2=1016r/min
静差率s=(1031-1016)/1031=%
(2)控制器为比例积分环节,设计恰当的kp和kI值,并与其它不同的kp和kI值比较,画出不同控制参数下的转速波形,比较静差率、超调量、响应时间和抗扰性。
图2 转速闭环直流电机调速控制框图
待校正的系统传递函数:
若采用PI控制器,其参数的选取:τ=4T0= T=8 K0T02=
所以
超调量σ%=(1290-1130)/1130=%
响应时间约为:
静差率s=(1130-1128)/1128=%
若将PI控制器改为:
超调量σ%=(-1130)/1130=%
响应时间约为:
静差率s=(1130-1127)/1127=%
将波形放大后发现第二种比例积分控制器的抗扰性差于第一种。
3、分析
结合《自动控制系统》相关知识,对上述结果进分析。
以上仿真采用的是串联综合法校正。有比例调节和比例积分调节。
由以上的仿真结果分析:对于转速反馈单闭环直流调速系统,仅采用比例调节的效果不佳,
转差率较大,约达到15%,抗干扰性也较差。若加入比例积分调节器,就有比较的调节效果,虽然有一定的超调量,但是转差率很小,抗干扰性也较好,调节时间也很短,如第二题中的第一种比例积分调节器。
1系统稳态结构,对应于图(1)的转速负反馈系统,在分析其稳态特性时,假定以下条件:
(1)每上环节的输入输出关系在工作点附近作线性近似;(2)系统工作在V-M系统开环机械特性的连续段; (3)忽略直流电源和电位器的内阻。转速负反馈的闭环调速系统中各环节的稳态关系如下:
测速发电机:    V-M系统开环机械特性:
晶闸管变流器与触发装置: 放大器:
电压比较环节:
综上各环节的稳态关系式,可以画出系统的稳态结构图,如图(2)(a)所示,图中方块中的符号是相应环节的放大系数,或称传递系数。对应于开环调速系统的稳态结构图如图(2)(b)所示。
2系统静特性方程,从闭环调速系统各环节的稳态关系式中消去中间变量,可得转速负反馈调速系统静特性方程式(1)此处是图(2)(a)(b)式中 (2)。式(1)表示闭环系统电动机转速与负载电流(或电