运动控制系统——直流调速控制系统仿真研究报告.PDF

课程研讨系统建模仿真 运动控制系统 ——直流调速控制系统仿真研究报告 学院：自动化与电气工程学院 姓名：翟鲁钧 学号：2013220397 日期：2013 年11 月11 日 一 背景资料 某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相 桥式电路，基本数据如下： 直流电动机： =220V ， =136A ， =1460r/min ，Ce = 0.132V.min/r ，允许过载倍数 =1.5 ；电枢回路总电阻： R=0.5 ；电磁时间常数 =0.03s ；机电时间常数 =0.18s ，电 流反馈系数 =0.05 ；设计要求电流超调量 5%；转速反馈 系数 =0.007 ，空载起动到而定转速时的转速超调量 10%。 二 参数确定 三相桥式电路平均失控时间Ts=0.0017s ；Toi=0.002s,所以 =0.0037s ； 检查对电源电压的抗扰性能： =8.11 。 根据设计要求 5%，并保证稳态电流无差，因此可用PI 调节器。 计算电流调节器的参数： = =0.03s 电流开环增益：要求 5%，应取 =0.5 ，因此 =0.5/ =135.1 ，于是， ACR 的比例系数为 =1.013 。 检验近似条件：电流环截止频率 校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件 1/ 满足近似条件。 校验电流环小时间常数近似处理条件1/3 满足近似条件。 转速环参数确定：转速滤波时间常数 =0.01s ；转速环小时间常数 =0 。0174s ；转速环 截止频率为 =34.5 。按照设计要求援用PI 调节器。 转速环小时间常数 =1/ + =0.0074+0.01s=0.0174s 电流环传递函数简化条件 满足近似条件。 转速环小时间常数近似处理条件1/3 =38.7 满足近似条件。 三 转速环的仿真模型 图1 转速环的仿真模型 四 仿真结果 图2 转速环空载载起动转速和电流波形图 图3 转速环满载起动时转速和电流波形图 图4 转速环在1.5 秒后受电源扰动时转速和电流波形图 图5 转速环在1.5 秒时突加负载扰动转速和电流波形图 由以上MATLAB 仿真结果图可以看出，闭环系统的动态性能指标：（满载起动运行）： 上 升 时 间 =1.2s ， 峰 值 时 间 =1.3s ， 峰 值 1548r/min ， 超 调 量 = = = 3.2% 5% ，显然动态性能指标满足要求。 系统稳定运行时，在 1.5 秒突加电源（20 ）扰动后，很快恢复稳定，且稳态误差 为0.002 。 在1.5 秒突加负载动态降落 =102 ，输出量在动态降落后逐渐恢复，在该扰动下的 稳态误差为0.01，由此可见系统的抗扰性能较好。 以上分析，可得出结论，转速闭环的控制系统，在满载起动，电源扰动和负载扰动的情 况下，能够有效的抑制扰动造成的影响，维持转速在给定值。 /span