转速反馈单闭环直流调速系统存在什么问题

MATLAB仿真技术报告1

题目：转速反馈单闭环直流调速系统仿真

直流电机模型框图如下图所示，仿真参数为R=0.2，Tl=0.012，Tm=0.09，Ce=0.1。本次仿真采用算法为ode45，仿真时间2s。 1、开环仿真：

用Simulink实现上述直流电机模型，直流电压Ud0取420V，

0~1s，电机空载，即Id=0； 1s~2s，电机满载，即Id=150A。

(1) 画出转速n的波形，根据仿真结果求出空载和负载时的转速n以及静差率s。 (2) 画出电枢绕组电流波形。

1.负载时的转速波形如上图，在Id的作用下。在一秒后，波形会有个明显的下降，这是因为在负的扰动下，

经过负反馈，导致转速下降，输出的转速波形如图

由图中标尺功能可得出，空载时转速n=4200rpm负载时转速ns=3900rpm。 由静差率公式s=

?????????

可知 s=

4200?3900

4200

=0.0714.

2.上图是电枢绕组电流波形，因为是有了电流Id扰动，在一秒后有了一个电流分量，如果在电流Id为零的

时候，电枢绕组电流的波形应该在电机平稳运转之后降为0，或者有一个极为细微的电流。从图中可以看出，电流在1s后不为零，这就是受到扰动阶跃信号影响的结果。

2、闭环

带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统设计

一、 绪论

科学技术的发展日新月异，科技产品涵盖着我们生活的方方面面。电动机

作为一种便利的带动工具，是我们生活和工业生产中重要的不可缺少的一部分，人类的生产生活已经离不开它。对于我们来说，如何高效精确地控制电机的运转，并且最低的成本去实现，才是我们最值得深入研究的课题。

直流电动机具有良好的起、制动性能，方便控制，易于实现，宜于在大范围内平滑调速，并且直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，是研究其它调速系统的基础。在直流电动机中，带电流截止负反馈直流调速系统应用也较为广泛，其广泛应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制中，虽然，在调速的高效性方面存在着局限性，但综合各方面来看，它任然有它独特的运用前景。

1.1设计的目的和意义

（1）应用所学的直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确

定系统的性能指标与实现方案，进行运动系统的初步设计。

（2）学会应用MATLAB软件，建立数学模型对控制系统进行仿真研究，掌握系统

参数对系统性能的影响；

（3）在理论设计与仿真研究的基础上，应用Protel进行控制系统的设计，为毕

业设计打下基础。

1.2设计要求

x

洛 阳 理 工 学 院

课 程 设 计 说 明 书

课程名称 设计课题 专 业 班 级 姓 名

2012

年3月 1

日

x

课 程 设 计 任 务 书

电气工程与自动化 系 电气自动化 专业 学生姓名 xxxx 班级xxxxxx 学号xxxxxxxx 课程名称： 运动控制系统 设计题目： 转速、电流双闭环直流调速系统 课程设计内容与要求：

（1）调速范围D=10，静差率 5%；稳态无静差，电流

超调量 i 5%，电流脉动系数Si 10%；启动到额定转速时的转速退饱和超调量 n 10%。

（2）系统具有过流、过压、过载和缺相保护。 （3）触发脉冲有故障封锁能力。 （4）对拖动系统设置给定积分器。

设计（论文）开始日期 2012 年2月13日 指导教师

成都学院（成都大学）课程设计报告

转速电流双闭环直流调整系统

摘要：本设计通过分析双闭环直流调速系统系统的组成，设计出系统的电路原理图。从电力拖动不可逆直流调速系统主电路开始着手，设计整流电路，选择整流器件，计算整流变压器参数，设计保护电路及控制电路。然后，采用工程设计的方法对双闭环直流调速系统的电流调节器和转速调节器进行设计，先设计电流调节器，然后将整个电流环看作是转速调节系统的一个环节，再来设计转速调节器。遵从确定时间常数 、选择调节器结构、计算调节器参数、效验近似条件的步骤一步一步的实现对调节器的具体设计。最后用AUTCAD 绘制出整个系统的电器原理图。 关键词：整流电路、转速调节器、电流调节器、工程成设计方法。

I

成都学院（成都大学）课程设计报告

目 录

第1章 系统原理 ..............................................................1

1.1 双闭环调速系统的工作原理 .............................................1 1.2 双闭环直流调速系统的数学模型 .............................

转速电流双闭环直流调速系统设计

一.ACR和ASR的设计和参数计算： 1.电流环的设计：

根据题目要求，电流环按照典Ⅰ系统设计，电流环调节器采用PI调节器，其传递函数为W(1) 参数计算：

PWM的滞后时间常数TS ：

ACR?S?S?1???K?

ii?SiTS=

11==0.001s f1KHZ电流环小时间常数T?i：

T=T+T?iSoi=0.001s+0.001s=0.002s

电流反馈系数?：

?=Uim=

?Idm10=1.35V/A 2?3.7为将电流环校正为典Ⅰ系统，电流调节器的超前时间常数应对消掉控制对象的大时间常数Tl，即为满足

?=Til=0.015 s

?i ?5%，取KIT?i=0.5 = KKIi因此，KI?RS?=

12T?i=

1?1=250 s

2?0.002于是可以求得ACR的比例放大系数Ki：

R250?0.015?8?KK=K?=4.8?1.35=4.63

Iiis

所以电流环PI调节器的传递函数为：WACR?S??（2） 校验近似条件：

电流环截止频率wci?KI?250s 所以31?14.63?0.015S?1?

0.015STTm?3l1?1?54.8s

0.2?0.0151显然满足近似条件wci?3

成都信息工程大学

课程实验报告

课 程 名 称

所 在 学 院 专 业 指 导 教 师 实 验 小 组 小 组 成 员

姓 名

成 绩 总 评

学 号 签 名 2016年 2 月

《电机拖动及运动控制系统I》课程实验报告

实验名称 实验地点 指导老师 一、实验目的 1. 掌握转速单闭环可逆直流脉宽调速系统的组成及主要单元部件的工作原理。 2. 掌握转速单闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。 二、实验项目 1、各控制单元的仿真调试。 2、开环机械特性n=f(Id)(n=1000r/min，n=500r/min) 的仿真测定 3、闭环静特性n=f(Id)(n=1000r/min，n=500r/min

成都学院（成都大学）课程设计报告

转速电流双闭环直流调整系统

摘要：本设计通过分析双闭环直流调速系统系统的组成，设计出系统的电路原理图。从电力拖动不可逆直流调速系统主电路开始着手，设计整流电路，选择整流器件，计算整流变压器参数，设计保护电路及控制电路。然后，采用工程设计的方法对双闭环直流调速系统的电流调节器和转速调节器进行设计，先设计电流调节器，然后将整个电流环看作是转速调节系统的一个环节，再来设计转速调节器。遵从确定时间常数 、选择调节器结构、计算调节器参数、效验近似条件的步骤一步一步的实现对调节器的具体设计。最后用AUTCAD 绘制出整个系统的电器原理图。 关键词：整流电路、转速调节器、电流调节器、工程成设计方法。

I

成都学院（成都大学）课程设计报告

目 录

第1章 系统原理 ..............................................................1

1.1 双闭环调速系统的工作原理 .............................................1 1.2 双闭环直流调速系统的数学模型 .............................

《运动控制系统》课程设计说明书

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 转速、电流反馈控制直流调速系统仿真 初始条件：

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：直流电机参数为：额定电压U?220V,额定电流I?136A；额定转速n?1460rpm,Ce?0.132V?min/r，允许过载倍数??1.5；晶闸管装置放大系数Ks?40；电枢回路总电阻R?0.5?；时间常数Tl?0.03s,Tm?0.18s；电流反馈系数??0.05V/A;转速反馈系数??0.007V?min/r

要求完成的主要任务:

（1）用MATLAB建立电流环仿真模型；

（2）分析电流环无超调、临界超调、超调较大仿真曲线； （3）用MATLAB建立转速环仿真模型；

（4）分析转速环空载起动、满载起动、抗扰波形图仿真曲线； （5）电流超调量?i?5%，转速超调量?n?10%。

转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应用最广

程 设 计 说 明 书 课程名称： 电力拖动自动控制系统 设计题目： 转速电流双闭环直流调速系统 院 系： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 级自动化班 指导教师： 雷 慧 杰 2012年12 月20 日

课

转速电流双闭环直流调速控制系统

摘 要：为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可以在系统中设置两个调节器，

分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套的连接方式：把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，在用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值不变，使转速线性变化，迅速达到给定值；当系统稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转

实验二：转速、电流双闭环直流调速系统

一、实验目的

(1)了解闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原

理。

(2)掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。 (3)研究调节器参数对系统动态性能的影响。

二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 型 号 DJK01 电源控制屏 DJK02 晶闸管主电路 DJK02-1三相晶闸管触发电路 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。 该挂件包含“触发电路”,“正桥功放”，“反桥功放” 等几个模块。 该挂件包含“给定”，“电流调节器”，4 ，“电流反馈与过流保护”DJK04 电机调速控制实验 I “速度变换”等几个模块。 5 6 DJK08可调电阻、电容箱 DD03-2电机导轨﹑测速发电或DD03-3电机导轨、光码盘测速系统机及转速表 及数显转速表 7 8 9

DJ13-1 直流发电机 DJ15 直流并励电动机 D42 三相可调电阻 235

10 慢扫描示波器 11 万用表 三、实验线路及原理

自备 自备 许多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机经常处于起动、制动、反转的过渡过程中，因此起动和制动过