直流調(diào)速系統(tǒng)的matlab仿真

1、一，轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的 matlab仿真1,基本原理：根據(jù)自動(dòng)控制原理，將系統(tǒng)的被調(diào)節(jié)量作為反饋量引入系統(tǒng)， 與 給定量進(jìn)行比較，用比較后的偏差值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制， 可以有效地抑 制甚至消除擾動(dòng)的影響，而維持被調(diào)節(jié)量很少變化或不變，這就是反 饋控制的基本作用。在負(fù)反饋基礎(chǔ)上的“檢查誤差，用以糾正誤差” 這一原理組成的系統(tǒng)，其輸出量反饋的傳遞途徑構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路， 因此被稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)。在直流系統(tǒng)中，被調(diào)節(jié)量是轉(zhuǎn)速，所構(gòu)成 的是轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。2,下圖是轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：額定電壓 U=220V,額定電流IdN=55A額定轉(zhuǎn)速 n

2、N=1000r/min ,電機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù) G=0.192V?min/r。假定晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝置的放大系數(shù)Ks=44,滯后時(shí)間常數(shù)Ts=0.00167。電樞回路總電阻R=1Q,電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.00167s ,電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.075$轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) =0.01V?min/r對(duì)應(yīng)的額定電壓U=10M在matlab的simulink里面的仿真框圖如下其中PI調(diào)節(jié)器的值暫定為Kp=0.56, 1/ ”11.43。3,仿真模型的建立：進(jìn)入matlab ,單擊命令窗口工具欄的 simulink圖標(biāo)，打開simulink模塊瀏覽器窗口，如下圖所示：0 Simul n

3、k Library Brov/scr回 SSQ 面; EnterLibrariesLtMary- 5mliinkSearch Results: (ra(i Most Frequently U&at，1 3-M SirnulmKr-ConimQril/llsed DlocktI- Continuous DiscontkiuliesDiscrete-Lo9ic:aid Bit Operations Lookup Tables-id aih Operationsr ModeUWide Utilities Porta & Subsystems- 3igjiaiqttiCuT2S Sign a I Ro

4、utingSinksSources?1, User-Defined Functkmsi Additional Math & Discrete Aerospace B!ocKiet Ccnmunications B o ckset Control System Toolbox 二 a/ Acquisit 陌 # To sib ox EDASimulatsr Link EntoeMed IDE Link Fuy LcgicTaclbgx Ggu 騏生 fikjct.set imageAccrdiartion 口olb口x bi arrument Control Tcalb axCammanly U

5、ssSi b0.60.56300.60.5611.431080.280.811.43630.280.8151520.23參照以上表格中的數(shù)據(jù)分析可知，改變 PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，可以得到快速響應(yīng)的超調(diào)量不一樣，調(diào)節(jié)時(shí)間不一樣的響應(yīng)曲線。各參數(shù)的圖形如下所示:參數(shù) Kp=0.25 , Ki=3的響應(yīng)曲線,無(wú)超調(diào)，但是響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)。參數(shù)Kp=0.56 , Ki=3的響應(yīng)曲線,無(wú)超調(diào)，但是響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)。參數(shù) Kp=0.56 , Ki=11.43的響應(yīng)曲線，有超調(diào)，但是響應(yīng)時(shí)間較短,1 ULJUSOLInn4 口口2001 口口口石口口4 口口1 2001 ODDUUDIhUO由口口&口口O . II 二

6、 HP1 OOO參數(shù) Kp=0.8 , Ki=11.43 的響應(yīng)曲 線，有超調(diào)響應(yīng)時(shí)間較短。tJTime： +Kp=0.8 , Ki=15的響應(yīng)曲線, 史大，但是響應(yīng)時(shí)間很短，快5,結(jié)論：由上面可知：比例參數(shù)的作用是加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度，積分參數(shù) 的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，使系統(tǒng)無(wú)靜差運(yùn)行。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)用的是一個(gè)單閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器,通過(guò)調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)器的各項(xiàng)參數(shù)可以達(dá)到有靜差和無(wú)靜差調(diào)速，選擇 合適的參數(shù)既能達(dá)到合理的設(shè)計(jì)要求。二，異步電動(dòng)機(jī)的仿真基本原理：異步電動(dòng)機(jī)具有非線性、強(qiáng)耦合、多變量的性質(zhì)，要獲得高動(dòng)態(tài) 的調(diào)速性能，必須從動(dòng)態(tài)的模型出發(fā)，分析異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈控 制規(guī)律

7、，研究高性能異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方案。 異步電機(jī)三相原始動(dòng)態(tài) 模型相當(dāng)復(fù)雜，分析和求解這組非線性方程很困難。 在實(shí)際應(yīng)用中必 須予以簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化的方法就是坐標(biāo)變換。不同的坐標(biāo)系中電動(dòng)機(jī)模型 等效的原則是：在不同坐標(biāo)小繞組做產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)相等。 當(dāng)三相 繞組和兩相繞組產(chǎn)生的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)大小和轉(zhuǎn)速都相等時(shí)，即認(rèn)為兩相繞組和三相繞組等效，這就是 3/2變換。異步電動(dòng)機(jī)有四種方式的狀態(tài)方程，分別為：以 3-i s-6為狀 態(tài)變量的狀態(tài)方程（dp坐標(biāo)系的狀態(tài)方程和能標(biāo)系中的狀態(tài)方程） 以3-i s- 6 s為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程（dp坐標(biāo)系的狀態(tài)方程和 建標(biāo) 系中的狀態(tài)方程），其都是對(duì)異步電機(jī)的數(shù)學(xué)描述，在

8、進(jìn)行異步電機(jī) 仿真時(shí)，沒(méi)有必要對(duì)四種狀態(tài)方程逐一進(jìn)行，只要以一種為內(nèi)核，在 外圍加上坐標(biāo)變換和狀態(tài)變換，就可以得到在不同的坐標(biāo)系下、不同 的狀態(tài)量的仿真結(jié)果。因此，以異步電機(jī)在建標(biāo)系中3-i s-少為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)為核心，構(gòu)建異步電動(dòng)機(jī)的仿真模型。0c （3坐標(biāo)系的狀態(tài)方程和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。% B坐標(biāo)系的狀態(tài)方程如下：輸出方程： TOC o 1-5 h z Y -2- 2r ：r ：其中，狀態(tài)變量：TX=切 中n iini-3 r Bi sai sP -輸入變量:T u s：U s TL電磁轉(zhuǎn)矩:Te(is：得到0c (3坐標(biāo)系中的狀態(tài)方程如下所示:dnp,-jsqdtdsd ,sd is

9、d sJnpTJdtd sq _Risd+VdtRisqsddSddt LTsdCTsqRL RL. / vrr si . ( - )isd ( 1)sqLsLr_uSddSqdt LTsq 二sdRL RLi (isq ( 1LsLr轉(zhuǎn)子電磁時(shí)間常數(shù):Tr電動(dòng)機(jī)漏磁系數(shù):L2mLsLr得到電機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下所示:以3-i S- 6 r為狀態(tài)變量在 B坐標(biāo)系中的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖3, 仿真模型的建立:把上述動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖在matlab的simulink中實(shí)現(xiàn)得到如下所示 的仿真框圖。其中各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)根據(jù)具體的電機(jī)參數(shù)調(diào)整。a座標(biāo)系異步電動(dòng)機(jī)仿真模型將上圖所示的異步電動(dòng)機(jī)仿真模型進(jìn)行封裝，得到下圖所示

10、的AC Motor 模塊。UsaFinPsirtoU5b1stT1AC MOTOR在進(jìn)行異步電機(jī)仿真時(shí)還涉及到3/2變換模塊和2/3變換模塊,有3/2變換模塊和2/3變換模塊的變換矩陣: 3 TOC o 1-5 h z 22 J10_f 16f y -137 22_j_ _41-22.在matlab中實(shí)現(xiàn)這些模塊如下圖所示:對(duì)以上的模塊進(jìn)行封裝就形成了如下的3/2變換模塊:UAUBUCSZtransfOTrn以下同理得到3/2變換模塊：91 unt：tled2 回 11113IA1 S1參匕IC_2_3tr目n京上面的各個(gè)模塊搭建完成以后就可以進(jìn)行異步電動(dòng)機(jī)的仿真了, 仿真電機(jī)的參數(shù)如下：R=1.85 Q , R=2.658 Q , Ls=0.2941H, Lr=0.2898H, U=0.2838H, np=2,J=0.1284N論2, U=380V, fN=50Hz通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以算出仿真圖中各項(xiàng)增益的值，分別改變?cè)鲆娴闹稻涂梢赃M(jìn)行異步電機(jī)的仿真了。異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的仿真框圖如下：4敖惘帝由 f