運(yùn)控實(shí)驗(yàn)雙閉環(huán)仿真.doc

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化1205 一、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1.1電流環(huán)的系統(tǒng)仿真為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，下圖為電流環(huán)的仿真。如圖1-1所示。圖1-1 電流環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真所得波形如圖： 無(wú)超調(diào)的仿真結(jié)果（KT=0.25）超調(diào)較小的仿真結(jié)果（KT=0.5）超調(diào)較大的仿真結(jié)果（KT=1.0）分析：觀察仿真結(jié)果，在直流電動(dòng)機(jī)的恒流升速階段，電流值低于，其原因是電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的擾動(dòng)，它是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，所以系統(tǒng)做不到無(wú)靜差，而是略低于最大值。1.2轉(zhuǎn)速環(huán)的系統(tǒng)仿真轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真模型如圖1-2所示圖1-2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真所得波形如圖：（KT=0.25）轉(zhuǎn)速環(huán)空載高速啟動(dòng)時(shí)的仿真結(jié)果轉(zhuǎn)速環(huán)滿載高速啟動(dòng)時(shí)的仿真結(jié)果轉(zhuǎn)速環(huán)抗擾的仿真結(jié)果（在1s處突加負(fù)載）22波形分析從圖中的波形中，我們分析可知其起動(dòng)過(guò)程可分三個(gè)階段來(lái)分析：第階段：電流上升階段。突加給定電壓Un*后，通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)器的控制，使Ua，Ud，Ud0都上升。由于機(jī)電慣性的作用，轉(zhuǎn)速的增長(zhǎng)不會(huì)很快。在這一階段中,ASR由不飽和很快達(dá)到飽和,而ACR不飽和,確保電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用.第階段：是恒流升速階段。從電流升到最大值開(kāi)始，到轉(zhuǎn)速升到給定值n*為止，這是起動(dòng)過(guò)程中的重要階段。在這個(gè)階段，ASR一直是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為在恒值電流給定Uim*作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持恒定。因而拖動(dòng)系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。第階段：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。在這階段開(kāi)始，轉(zhuǎn)速已達(dá)到給定值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入端出現(xiàn)負(fù)的偏差電壓，使他退出飽和狀態(tài)，其輸出電壓的給定電壓Ui*立即下降，主電流Id也因而下降。但在一段時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。達(dá)到最大值后，轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值。此后，電機(jī)才開(kāi)始在負(fù)載下減速，電流Id也出現(xiàn)一段小于Id0的過(guò)程，直到穩(wěn)定。在這最后的階段，ASR和ACR都不飽和，同時(shí)起調(diào)節(jié)作用。根據(jù)仿真波形，我們可以對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用歸納為： 1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n 很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。 （2）對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。 （3）其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。2)電流調(diào)節(jié)器的作用（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過(guò)程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。（2）對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。（3）在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程 （4）當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，