MATLAB电流双闭环直流调速系统工程设计.docx

MATLAB MATLAB电流双闭环直流调速系统工程设计 PAGE PAGE # / 18 ? ... ... ? ? .??? ? ? ? ?概述 ? ... ... ? ? .??? ? ? ? ? 概述 二.设计任务与要求 5. 11实验内容 18 2.1设计任务 4 2.2设计要求： 4 理论设计 4 3.1方案论证 5 3.2系统设计 5 3.2电流调节器设计 5 1电流环结构框图的化简 5 3.2.2确定时间常数 6 3.2.3选择电流调节器结构 6 3.2.4计算电流调节器参数 6 3.2.5校验近似条件 6 3.2.6计算调节器电阻和电容 7 3.3速度调节器设计 8 1确定时间常数 8 3.3.2选择转速调节器结构 9 3.3.3检验近似条件 10 3.3.4计算调节器电阻和电容 10 3.3.5校核转速超调量 10 系统建模与仿真实验 11 4.1 MATLAB仿真软件介绍 11 4.2仿真建模与实验 11 4.3双闭环仿貞?实验 13 4.4仿真波形分析 16 4.4抗扰性能分析 17 实际系统设计与原理 18 5.1实验过程 18 5. 12实验步骤 18 总结与体会 18 参考文献 18 摘要 从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广 泛应用。采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提卜实现转速无 静差。但是.如果对系统的动态性能要求高，例如要求快速启制动，突加负载动态速降等等. 单闭环系统就难以满足需要。这是因为单闭环系统不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过 程。双闭环直流调速系统是一个典型的系统.该系统--般含晶闸管可控整流主电路、移相控 制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以与缺相和过流保护电路等.给定信号为0?10V 直流信号，可对主电路输岀电压进行平滑调节。采用双PI调行器，可获得良好的动静态效果。 电流环校正成典型I型系统。为使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的抗扰性能， 速度环设计成典型II型系统。根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法，用Simulink做了 带电流变化率内环的三环直流调速系统进行仿真综合调试，分析系统的动态性能，并进行校 正，得出正确的仿真波形图。另外本文还介绍了实物制作的一些情况。 关键词：MATLAB：直流调速；双闭环；转速调节器：电流调节器：干扰 一、概述 本章主要介绍典型系统的数学模型、参数和性能指标关系.系统结构的近似处理和非 典型系统的典型化，速度、电流双闭环直流调速系统工程设计方法。在双闭环调速系统中， 电动机、晶闸管整流装置、触发装置都可按负载的工艺要求来选择和设计。根据生产机械和 工艺的要求提岀系统的稳态和动态性能指标，而系统的固有部分往往不能满足性能指标要 求.所以需要设计合适的校正环甘来达到。 对于调速系统来说，闭环调速比开环调速具有更好的调速性能。而双闭环调速系统又要 比单环调速系统具有更好的动态性能和抗扰性能。基本的双环就是转速环和电流环，相应的 要运用转速调节器和电流调节器对转速和电流进行调廿。为了实现转速和电流两种负反馈分 别起作用，可在V-M调速系统中设计两个调肯器，分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者 之间实行嵌套联接。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去 控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看.电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称 作外环，形成转速、电流双闭环调速系统。 自动控制原理中.为了区分系统的稳态精度，按照系统中所含积分环甘的个数，把系统 分为。型、I型、II型…系统.系统型别越高，系统的准确度越高，但相对稳定性变差.0 型系统的稳态精度最低，而III型与III型以上的系统则不易稳定.实际上极少应用。因此, 为了保证一定的稳态精度和相对稳定性，通常在【型和II型系统中各选一种作为典型，称为 典型I型和II型系统.作为工程设计方法的基础。在此实验中，则是将电流环设计成典型I 型.将转速外环设计成典型II型系统，从而实现设计的最优控制。 采用PI调15?的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静 差。为了实现在允许条件下的最快起动?关键是要获得一段使电流保持为最大值/血的恒 流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采 用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。应该任起动过程中只有电流负反馈，没有转速 负反馈，达到稳态转速后,又希望只要转速负反馈，不再让电流负反馈发挥作用。因此，只 有设计成转速、电流双闭环直流调速系统则能满足这个要求。 二、设计任务与要求 2.1设计任务 设计一个转速、电流双闭环直流调速系统.要求利用晶闸