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专业：电气工程与自动化姓名： 周利庆__ __学号： 3090102448 日期： 2011.5.5 地点： 实验报告课程名称： 机电运动控制系统 指导老师：_年珩 _______成绩：__________________实验名称：直流电机双闭环调速 实验类型：__上机仿真实验___同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验目的和要求加深对直流电机双闭环PWM调速模型的理解。学会利用MATLAB中的SIMULINK工具进行建模仿真。掌握PI调节器的使用，分析其参数对电机运行性能的影响。实验内容和原理图表 1 直流电机双闭环调速原理图1、描述Chopper-Fed DC Motor Drive中每个模块的功能。2、仿真结果分析：包括转速改变、转矩改变下电机运行性能，并解释相应现象。3、转速PI调节器参数对电机运行性能的影响。4、电流调节器改用PI调节器后，对电机运行调速结果的影响。主要仪器设备和仿真平台MATLAB2010bword2007实验步骤及分析直流电机双闭环调速各模块功能分析下图是MATLAB中自带的直流电机双闭环调速的SIMULINK仿真模型。图表 2 直流电机双闭环调速模型图转速给定模块图表 3 转速给定模块图这里的转速可以通过开关选择是恒转速还是阶跃的过程。图表 4 阶跃转速给定的参数设定图可以看出是一个转速从120rad/s到160rad/s的阶跃过程，并且阶跃过程耗时0.4s。1.2转矩给定模块图表 5 转矩给定模块图与转速给定模块相似，这里转速也可以通过选择开关，选择是恒转矩运行还是转矩阶跃的过程。为了观看动态调节特性，阶跃的转速过程和阶跃的转矩过程比较有分析意义。图表 6 转矩阶跃变化模块参数设置可以看出这是一个转矩从5N.m到25N.m的阶跃变化过程，历时1.2s。1.3速度调节器ST图表 7 ST模块图这是一个PI调节器，输入的是速度给定值和当前速度反馈值，输出的是电流给定值。其内部参数设置如下，可以看出Kp=1.6,Ki=16,还设置了输出电流给定值最大限定值为30A。图表 8 ST的PI参数设置1.4 电流调节器LT图表 9 LT模块图这是一个滞环电流调节器，其输入量是电流给定值和电流反馈值，输出的是给GTO的通断信号。其内部参数设置如下图，而已看出当输入量差别超过2时，就进行调节。图表 10 LT参数设置1.5 PWM波触发模块图表 11 PWM波触发模块图可以看出接的是一个直流电压为280V的电源，当g输入为正时，输出高电平；当输入g信号为负时，输出低电平。图表 12 触发电路的参数设置1.6 直流电机模块图表 13 直流电机模块图可以看出直流电机电枢回路接有一个电感滤波。直流电机是他励直流电机，励磁电压是240V是我直流电源。除此外输入信号还有转矩给定，输出信号有电流和速度反馈量。电机的内部参数设置如下：图表 14 直流电机参数设置上图可以看出：可以看出电枢回路的Ra=0.5,La=0.01,J=0.05Kg.m^2等等，这些参数对电机的动态特性有一定影响。1.7 速度和电流反馈模块图表 15 速度和电流反馈模块图其内部变量如下图：图表 16 反馈参数图可以看出，反馈的量有速度和电枢电流，还有励磁电流和电磁转矩，但输出的只有速度和电枢电流。1.8 反馈电流滤波模块图表 17 反馈电流滤波模块图其内部参数设置如下图：其中具体数值的作用不是很理解。图表 18 滤波参数设置1.8 示波器模块图表 19 示波器模块图可以看出示波器观察的是PWM波形，电枢电流和速度。2.电机运行性能仿真2.1 原定数值下仿真上图中，从下到上依次是转速波形、电流波形、PWM波形。整个动态过程可以分为三个阶段，第一个是启动阶段，电枢电流很大，转速平稳增加。转速达到给定值120rad/s后，电枢电流下降到一个较为稳定的值。之后在0.8s时刻，转速给定值发生阶跃变化，电枢电流迅速增加进行加速，转速也从120rad/s慢慢地增加到160rad/s，完成加速后，电流再次下降趋于平稳，但是电流的平稳值比原先的大，因为同样大小负载下，转速增大，功率需要增大，电枢电流增大。在1.5s时刻，转矩给定值发生阶跃变化，转矩增大，转速刚开始略有下降，然后在转速调节器的作用下再次趋于给定值160rad/s。电枢电流则增加，并且稳定于一个比原来稳定值更大的值，这是因为负载增大，需要更大的电流来提供更大的电磁转矩。对横坐标进行放大后，可以看清PWM波形还有电流和转速的波形过程如下：图表 20 放大后的波形图可以看出转速调节波形范围比电流调节的效果要好得多，这就是PI调节比滞环调节强大的地方。PI调节对数据的