双闭环调速系统设计及变负载扰动转速环突然断线matlab仿真_杨洋【最终版】.docx

目录摘要11 .设计任务与分析21.1设计任务21.2任务分析32 .双闭环调速系统的设计42.1 双闭环调速系统总体设计42.2 电流环的设计62.2.1 电流调节器参数选择62.2.2 校验近似条件72.2.3计算电流调节器电阻和电容72.3 速度环的设计82.3.1 转速调节器参数选择82.3.2 检验近似条件92.3.3计算转速调节器电阻和电容92.3.4超调量相关计算103 .系统仿真与分析113.1 无ACR限幅的变负载扰动转速环突然断线仿真113.1.1仿真结果及波形113.1.2仿真结果分析133.2 有ACR限幅的变负载扰动转速环突然断线仿真143.2.1仿真结果及波形143.2.2仿真结果分析153.3仿真过程及比较分析153.4改进后的设计163.4.1仿真结果及波形163.4.2仿真结果分析174 .小结与体会18参考文献19摘要电流转速双闭环调速系统是静动态性能优良的直流调速系统，对于调速系统而言，被控制的对象是转速。它的跟随性能可以用阶跃给定下的动态响应描述，设计时一般遵循时间最优的理想过渡过程设计。并且电流转速双闭环调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交直流电力拖动自动控制系统的重要基础，所以掌握双闭环调速系统对于电力拖动控制系统的学习有很重要的作用。从闭环结构上看，电流环在里面，时间参数小，可以快速的跟踪给定电流，被称作电流内环；转速环在外面，时间参数大，但是能够跟踪给定电压，从而调整转速，被称作转速外环；这样形成了电流转速反馈控制直流调速系统。而合理的选择电流调节器和转速调节器的结构和参数则是为了使系统更好地满足生产工艺所要求的性能指标。本次课设的目的就是利用MATLAB进行双闭环调速系统的设计、仿真和计算分析。并且通过变负载，和转速环断线的仿真来检验系统的动态性能和可能出现的情况，从理论和仿真对双闭环做进一步的了解。关键词：双闭环，调速，电流调节器，转速调节器，仿真双闭环调速系统设计及变负载扰动转速环突然断线MATLAB仿真1 .设计任务与分析首先根据已知的条件，把系统所需要的参数确定出来，通过分析，确定相应环节的结构，然后进行验证是否满足条件。1.1设计任务不可逆的生产设备，采用双闭环调速系统，其整流装置采用三相半波整流电路，基本数据：直流电动机：，，，；允许过载倍数,；时间常数：，；晶闸管放大倍数：,主回路总电阻：；额定转速时的给定电压，调节器ASR，ACR饱和输出电压设计要求稳态指标：稳态无静差，动态指标：电流超调量，空载启动到额定转速时的转速超调量。调速系统设计的任务主要是合理的选择调节器的结构和参数，以使系统的的性能指标满足生产工艺的要求，稳态参数的计算式调速系统设计的第一步，它决定了控制系统的基本组成，然后再通过动态设计时系统性能满足要求。控制电路的设计：1)系统参数的选取[给定缓解及反馈环节的滤波时间常数（）、（）]2)电流环的设计（电流环固有部分传函、选择电流调节器结构和参数、校验近似条件）。3)速度换的设计（速度环结构图、速度调节其结构和参数、校验近似条件）。1.2任务分析转速、电流双闭环调速系统是性能很好，应用最广的调速系统，采用转速、电流双闭环调速系统可获得优良的静、动态调速特性。转速、电流双闭环调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交、电力拖动自动控制系统的重要基础，所以掌握双闭环调速系统对于电力拖动控制系统的学习有很重要的作用。本课程设计就要求结合给定的初始条件来完成直流双闭环调速系统的设计，其中包括绘制该调速系统的原理图，对调节器进行工程设计，选择调节器的参数等。要实现直流双闭环调速系统的设计需先对控制系统的组成及工作原理有一定深入的理解，弄清楚调速系统每个组成部分的作用，弄清楚转速环和电流环的工作原理，合理选择调节器的参数以便进行合理的工程设计。首先，各环节的结构和参数的确定，可以设计成闭环，观察是否符合闭环的要求；然后，各个环节进行仿真，当都符合要求时，将各部分组成系统；最后，将附加的条件加入，如变负载和转速环断线，这些特殊情况要注意动态时间，从波形中能区分开。2.双闭环调速系统的设计双闭环调速系统的设计分为总体设计，包括系统参数的选取，给定环节和反馈环节的滤波时间常数的选择；然后是电流环和速度环的设计，通过选择结构和参数，进行校验是否满足动态性能指标，并校验近似条件是否满足；最后是对整个闭环系统的仿真，仿真分为两个阶段，变负载的扰动下的启动，稳定后转速环断线。2.1 双闭环调速系统总体设计为了同时改善系统的稳态与动态性能，提出了转速调节器ASR与电流调节器ACR串级联接的双闭环调速系统，分别调节转速和电流。两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路（正常的系统中）。转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值；电流调节器AC