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课题基于双闭环调速系统的仿真研究
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基于双闭环直流调速系统的仿真研究
摘要: 根据双闭环直流调速系统原理图, 分析了转速调节器、电流调节器的作用, 并通过对调节器参数设计, 给出了电流的仿真波形。
关键词:双闭环调速系统转速调节器电流调节器
Abstract: According to the schematic diagram of double loop DC motor control system, this paper analyzes the functions of rotate speed regulator and current regulator,and through designing the parameters of the regulator,puts forward the simulation waveform of rotate speed and current.
Keywords: double loop DC motor control system rotate speed regulator Current regulator
引言:为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,即转速调节器( ASR) 和电流调节器( ACR) , 分别调节转速和电流, 两者实行串级连接, 且都带有输出限幅电路, 限幅值分别为Usim 和Ucm。由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 以实现在最大电流约束下的转速过渡过程最快的“最优”控制。
1 双闭环调速系统的组成和工作原理
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套(或称串级)联接如下图(1)所示。
系统组成:
图(1)
图中,把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看,电流环在里面,称作内环;转速环在外边,称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
系统原理图:
图(2)
2 双闭环直流调速系统的动态结构框图
在单闭环直流调速系统动态数学模型的基础上,考虑双闭环控制的结构,即可绘出双闭环直流调速系统的动态结构图,如下图所示。
图(3)
3 起动过程分析
前已指出,设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近理想起动过程,因此在分析双闭环调速系统的动态性能时,有必要首先探讨它的起动过程。
由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况,整个动态过程就分成图中标明的I、II、III三个阶段。
第I阶段电流上升的阶段(0 ~ t1)
突加给定电压 U*n 后,Id 上升,当 Id 小于负载电流 IdL 时,电机还不能转动。
当 Id ≥ IdL 后,电机开始起动,由于机电惯性作用,转速不会很快增长,因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数值仍较大,其输出电压保持限幅值 U*im,强迫电流 Id 迅速上升。
图(4)
直到,Id = Idm , Ui = U*im 电流调节器