運動控制MATLABsimulink實驗報告

1、運動控制matlab-simulink仿真實驗實 驗 報 告姓名：羅才寶學(xué)號：0953505008班級：09 口動化時間：2014年4月25日1. 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真：1.1實驗說明：本次試驗采用pi調(diào)節(jié)的單個轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)， 在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)速。1.2系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計：系統(tǒng)用三相橋式全空整流電路供電的單閉環(huán)直流 調(diào)速系統(tǒng)仿真，則 ts=0.0017s 。其中： un=220v,in= 13.6a,hn= 1480r/min,ce=0.131 v/(r/min),電流允許過載倍 數(shù)2 = 1.5 ,ks=76,電樞回路總電阻：/? = 6.58q ,時間常數(shù)： tl

2、=0.018s,tm=0.25s9unm*=5vo計算反饋轉(zhuǎn)速系數(shù)：u = u.nm*/ iln=5v/(1480r/min)=0.00337v/(r/min)ol3單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真過程、結(jié)果及分析：1.3.1無負載擾動吋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真圖：1.3.1.1系統(tǒng)施加階躍信號后的輸出轉(zhuǎn)速結(jié)果波形圖:dgj ppp e ,1.3.1.2系統(tǒng)施加階躍信號后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:131.3結(jié)果分析：從上述實驗輸出波形可以得知：該轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)顯然按典 型ii型系統(tǒng)進行設(shè)計的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr采用pi調(diào)節(jié)器（傳遞函數(shù)為:wasr （s） =kp（tns+l）/ tns），系統(tǒng)用

3、pi調(diào)節(jié)器進行申聯(lián)校正，犧牲了系統(tǒng)快速性，可抗擾性能、穩(wěn)態(tài)精度變好。1.3.2加負載擾動時的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真圖:d “ p o a - “0 it s3 岀 e)tf» zesna *ita1.3.2.1系統(tǒng)施加階躍信號后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:1.3.2.2系統(tǒng)施加階躍信號后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:1.3.2.3結(jié)果分析：從上述實驗輸出波形可以得知：與131實驗對比不難發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng) 穩(wěn)定運行時加負載擾動后，系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速先出現(xiàn)一定程度的下降然后 通過系統(tǒng)自行調(diào)節(jié)后恢復(fù)到給定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出明顯上升， 說明外加負載擾動后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器能自行跟隨同步相應(yīng)，最終達到調(diào) 速

4、的口的。2. 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真：2.1實驗說明：此次實驗按工程設(shè)計方法進行設(shè)計。其中，電流環(huán)（內(nèi) 環(huán)）按典型i型系統(tǒng)進行設(shè)計，轉(zhuǎn)速環(huán)（外環(huán)）按典型ii型系統(tǒng)進行 設(shè)計。2.2系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計：系統(tǒng)用三相橋式全空整流電路供電的雙閉環(huán)直流 調(diào)速系統(tǒng)仿真，貝【jts=0.0017s 。其中：un=220v,in= 13.6a,i1n=1 480r/min,ce=0.131 v/（r/min）;電流 允許過 載倍數(shù)2 = 1.5 ；ks=76,電樞凹路總電阻：/? = 6.58q ,吋間常數(shù)： tl=0.018s，tm=025s;unm*=5v, b 二0. 4v/a, a =0. 00337v/

5、(r/min), toi二0. 005s, ton=0. 005s。 y q2.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真過程、結(jié)果及分析：231無外加負載擾動且無濾波時的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真圖：2.3.1.1系統(tǒng)施加階躍信號后的輸出轉(zhuǎn)速結(jié)果波形圖:2.3.1.2系統(tǒng)施加階躍信號后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:2.3.1.3系統(tǒng)施加階躍信號后的電流調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:2.3.1.3結(jié)果分析:為了保證wasr和wacr的運算放大器工作在線性區(qū)及保護系統(tǒng)元、部 件與裝置的安全，在wasr和wacr的輸出端加了限幅環(huán)節(jié)(-6+6)。從上述實驗輸出波形可以得知：系統(tǒng)最終穩(wěn)態(tài)性能較好，可超調(diào)量偏 大，快速性欠佳(ts=

6、6s)o2.3.2無外加負載擾動但加濾波環(huán)節(jié)時的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真圖:ke hr2.3.2.1系統(tǒng)施加階躍信號后的輸出轉(zhuǎn)速結(jié)果波形圖:23.2.2系統(tǒng)施加階躍信號后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:加憂動im自 qqqe a2.3.23系統(tǒng)施加階躍信號后的電流調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:2.3.2.4結(jié)果分析：從上述輸出波形可以看出：系統(tǒng)的快速性，穩(wěn)定性，精準(zhǔn)性都較好,wasr實現(xiàn)了無靜差調(diào)速，wacr也幾乎實現(xiàn)了無靜差。2.3.3外加負載擾動且加濾波環(huán)節(jié)時的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真圖：2.3.3.1系統(tǒng)施加階躍信號后的輸出轉(zhuǎn)速結(jié)果波形圖:233.2系統(tǒng)施加階躍信號后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:/ sc

7、ope叵|區(qū)劊平錮型創(chuàng)2.333系統(tǒng)施加階躍信號后的電流調(diào)節(jié)器輸出結(jié)果波形圖:2.3.3.4結(jié)果分析：從輸出波形對比分析可得：此系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，可快速性較差，穩(wěn) 定后加負載擾動，輸出轉(zhuǎn)速出現(xiàn)了較大程度的下降，wasr和wacr的 調(diào)節(jié)量都相應(yīng)曾加，可幾秒鐘后系統(tǒng)又恢復(fù)穩(wěn)定，可見雙閉環(huán)直流 調(diào)速系統(tǒng)的抗擾動性能較好。3. 實驗整體分析總結(jié)：3.1做雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真時，構(gòu)造wasr和wacr模塊時采用/ pid控制器（設(shè)計成pi控制器）和限幅器（設(shè)計相應(yīng)參數(shù)）二者串 聯(lián)，但此種組合屬于外限幅方式，pi控制其中的電容在限幅時并未停 止充電，導(dǎo)致輸入端反向退飽和時加長了反向充電時間，使得仿真結(jié) 果與理論并不十分吻合。3.2matlab設(shè)計和分析功能十分強大，但其并不是萬能的，比如有 些模塊我們需要自行構(gòu)造才能滿足需要。3.3仿真模塊圖搭建之后，實驗過程