文档介绍：文章编号 1009-0193(1999)05-0058-05基于MATLAB软件的直流调速系统辅助设计何志琴(贵州工业大学电工系,贵州贵阳550003)摘要:采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计,并用SIMULINK进行动态数字仿真,结果表明,用MATLAB软件是控制系统设计与仿真的一种功能完善、编程简单、且具有较高精度的有力工具。关键词:直流调速系统;调节器;工具箱;仿真中图分类号:TM33 文献标识码:A0 前言现代电力拖动控制技术已经不再是一些电控设备的简单应用,它已成为电工、自动控制、计算机应用、电力电子学、数字仿真与CAD等多门学科互相交叉的新兴学科。八十年代中期,国际上已将其公认为“运动控制系统”。单纯的数字仿真,几乎已经无法进行运动控制系统的设计研究,而必须应用包括分析、比较、自动寻优、检验等都在计算机上进行的整个设计过程,这就是计算机辅助设计(CAD)。目前,MATLAB因其含有极为丰富的专用于控制工程与系统分析的函数,且提供方便的图形功能,它已成为国际控制界应用最广的语言和工具。1 动态CAD的实现本文利用MATLAB软件中的TOOLBOX软件对双闭环直流调速系统进行动态校正设计。双闭环直流调速系统动态结构图如图1所示。系统基本参数如下:直流电动机:220V,136A,1460r/min,Ce=,允许过载倍数λ=;晶闸管装置放大系数:Ks=40;电枢回路总电阻:R∑=;时间常数:Tl=,Tm=,Ts=,Toi=,Ton=;电流反馈系数:b=;转速反馈系数:a=。设计要求:内环:wgc=135 pm=65; 外环:wgc=100 pm=50。(wgc-剪切频率,pm-相角裕量)图1 设计方法与有关程序根据系统频域指标,依照“先内环后外环”的设计思路分别进行电流调节器AC、转速调节器AS设计。 电流调节器设计利用Bode图,对电流内环进行超前/滞后补偿设计,需按MATLAB语言规则,编制如下程序,并运行该程序,便得设计结果。电流调节器传递函数:WAI(s)=(+1)/(+1)。设计前后,电流内环的Bode图分别见图2与图4。 转速调节器设计设计过程同上,程序清单略。设计结果:WAR(s)=(+5)/(+1)。校正前后转速外环的Bode图分别见图3和图5。图2 电流环未校正前BODE图图3 转速环未校正前BODE图程序清单:(部分略)%电流环BODE图%den1=([]);num1=40;den2=([]);num2=2;num3=.05;den3=([]);num4,den4]=series(num1,den1,num2,den2);[num,den]=feedback(num4,den4,num3,den3)w=logspace(-1,4,100);[m,p]=bode(num,den,w);subplot(211);semilogx(w,20*log10(m));title(’电流内环bode’);subplot(212