雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計、仿真與性能測試

1、題目：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計、仿真和性能測試1、基本原理(1 )電動機(jī)數(shù)學(xué)模型他勵直流電動機(jī)的回路電壓和轉(zhuǎn)矩平衡的微分方程為:didUd。= Rid L - E dtGD 2 dn375 dtU直流電機(jī)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖(2)晶閘管整流裝置的數(shù)學(xué)模型晶閘管觸發(fā)和整流裝置可以看成是一個具有純滯后的放大環(huán)節(jié)，考慮到失控時間很小，忽略 其高次項，則其傳遞函數(shù)可近似成一階慣性環(huán)節(jié)。Ud。S KUctSTsS1(3)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖2、控制器設(shè)計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器即ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器:WACRKiiS 1iS其中取，i =Ti , Ki

2、=£,T、Ts Toi ,2TZi J轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器：KiKi iRWASR S 二 Kn其中取.n =5 Tj，T=2Ton,Knh 1 ： CeTm2haRT n3、 假設(shè)調(diào)速系統(tǒng)中采用三相橋式晶閘管整流裝置，直流電動機(jī)：220V, 14A,1500r/min , Ce=0.12V/ (r/min ),允許過載倍數(shù)z =1.5 ;晶閘管裝置：Ks=80;電樞回 路總電阻：R=6.5；時間常數(shù)：T1=0.02s，Tm=0.25s，反饋系數(shù)：=0.004V/(r/min)，l=0.4V/A ;反饋濾波時間常數(shù)：Toi=0.005s，Ton=0.005s，對系統(tǒng)進(jìn)行仿真。4、要求參照例完成

3、仿真實(shí)驗(yàn)，記錄仿真結(jié)果，并計算轉(zhuǎn)速超調(diào)量。解題如下：建立如下圖1所示系統(tǒng)的Sinulink結(jié)構(gòu)圖，考慮到非線性飽和的影響，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對ASR和ACR的數(shù)在理論設(shè)計的基礎(chǔ)上作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。使用Sinulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真，得到圖1所示階躍信號設(shè)置為：I Source Block Paraineteis IN PUTD«Source Block Parameters: voltageSource Block Parameters: cumentQatart iPtr»*：!TE胸 tin:StepOutwit«ttw.?3I32«tEIaStep ti:Sta

4、tOkpjt 1 EtEpPainKliTSM tlw:hitid qlu|：0vilut:S5曲:m0卩| btesr：t 7i?:tar 口寸斗卩皿 n 'C0 Ebli lEraaHiu Mctiookit idTml hJui:IsSazple :iis:0 ItttCrrt vec:ot筈$ 茁：-DM Baibl» icrciDiiine ifetctionJiart-:i3jsin deztiocM 1D"1 Mt圖1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖1、系統(tǒng)ASR輸出特性（NX圖2系統(tǒng)ASR輸出特性2、系統(tǒng)ACR勺輸出特性（X4）圖3系統(tǒng)ACR勺輸出特性3、電動機(jī)電流（X6）圖4電動機(jī)電流4、電動機(jī)轉(zhuǎn)速(n)圖5電動機(jī)轉(zhuǎn)速由仿真結(jié)果可知:(1) ASR從啟動到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的過程中，經(jīng)歷了兩個狀態(tài)，即飽和和限幅輸出和線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。ACR從啟動到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的過程中只工作在一種狀態(tài)，即線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。 電動機(jī)起動特性已十分接近理想特性，所以，該系統(tǒng)對于啟動特性來說，以達(dá)到預(yù)期 目的。(2)對于系統(tǒng)性能指標(biāo)來說，啟動過程中電流的超調(diào)量和轉(zhuǎn)速的超調(diào)量這一指標(biāo)和理論最佳設(shè)計尚有一定的差距，尤