双闭环直流调速系统仿真研究指导.pptVIP

3.1.2稳态结构图与参数计算图3-2转速、电流反馈控制直流调速系统原理图ASR——转速调节器ACR——电流调节器TG——测速发电机

图3-3双闭环直流调速系统的稳态结构图α——转速反馈系数β——电流反馈系数

3.2转速、电流反馈控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析3.2.1转速、电流反馈控制直流调速系统的动态数学模型图3-5双闭环直流调速系统的动态结构图

图3-6双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形

3.3.3按工程设计方法设计转速、电流反馈控制直流调速系统的调节器 用工程设计方法来设计转速、电流反馈控制直流调速系统的原则是先内环后外环。 先从电流环（内环）开始,对其进行必要的变换和近似处理,然后根据电流环的控制要求确定把它校正成哪一类典型系统, 再按照控制对象确定电流调节器的类型,按动态性能指标要求确定电流调节器的参数。电流环设计完成后,把电流环等效成转速环（外环）中的一个环节,再用同样的方法设计转速环。

Toi——电流反馈滤波时间常数；Ton——转速反馈滤波时间常数图3-18双闭环调速系统的动态结构图

例题3-1； 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=0.132Vmin/r，允许过载倍数λ=1.5；晶闸管装置放大系数:Ks=40；电枢回路总电阻:R=0.5Ω时间常数:Ti=0.03s，Tm=0.18s；电流反馈系数:β=0.05V/A（≈10V/1.5IN）。设计要求 设计电流调节器,要求电流超调量

解确定时间常数整流装置滞后时间常数Ts=0.0017s。电流滤波时间常数Toi=2ms=0.002s。 电流环小时间常数之和，按小时间常数近似处理，取TΣi=Ts+Toi=0.0037s。2）选择电流调节器结构 要求σi≤5%，并保证稳态电流无差，按典型I型系统设计电流调节器。用PI型电流调节器。检查对电源电压的抗扰性能: ，参看表3-2的典型I型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。

3）计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数:τi=Ti=0.03s。电流环开环增益:取KiTΣi=0.5，ACR的比例系数为

4）校验近似条件电流环截止频率ωci=KI=135.1s-1校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件校验电流环小时间常数近似处理条件

5）计算调节器电阻和电容取■取40kΩ■取0.75μF■取0.2μF

例题3-2 在例题3-1中，除已给数据外，已知:转速反馈系数α=0.07Vmin/r（≈10V/nN）， 要求转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。 试按工程设计方法设计转速调节器，并校验转速超调量的要求能否得到满足。

解确定时间常数（1）电流环等效时间常数。由例题3-1,已取KITΣi=0.5,则 （2）转速滤波时间常数。根据所用测速发电机纹波情况,取Ton=0.01s。（3）转速环小时间常数。按小时间常数近似处理,取

2）选择转速调节器结构选用PI调节器，3）计算转速调节器参数取h=5，则ASR的超前时间常数为转速环开环增益:ASR的比例系数为

4）检验近似条件转速环截止频率为电流环传递函数简化条件满足简化条件转速环小时间常数近似处理条件满足近似条件

5）计算调节器电阻和电容取■取470kΩ■取0.2μF■取1μF6）校核转速超调量 当h=5时,由表3-4查得,σn%=37.6%,不能满足设计要求。实际上,由于表3-4是按线性系统计算的,而突加阶跃给定时,ASR饱和,不符合线性系统的前提,应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。

例题3-3试按退饱和超调量的计算方法计算例题3-2中调速系统空载起动到额定转速时的转速超调量,并校验它是否满足设计要求。解当h=5时,由表2-7查得

3.4 转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真 采用了转速、电流反馈控制直流调速系统,设计者要选择ASR和ACR两个调节器的PI参数,有效的方法是使用调节器的工程设计方法。 工程设计是在一定的近似条件下得到的,再用MATLAB仿真软件进行仿真,可以根据仿真结果对设计参数进行必要的修正和调整。

1.1.电流环的仿真图3-27电流环的仿真模型考虑到反电动势变化的动态影响

图3-28Saturation模块对话框饱和非线性模块(Saturation),来自于Discontinuities组饱和上界,改为10。饱和下界,改为-10。

图3-29电流环的仿真结果PI参数是根据例题3-1计算的结果设定在直流电动机的恒流升速阶段,电流值低于200A,