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0实验一：转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数

实验一:转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数转速负反馈闭环调速系统系

统仿真框图及参数

(sIdL-*n(s))(s)Un++++-+-

,

图一比例积分控制的直流调速系统的仿真框图

图一中是转速负反馈闭环调速系统的仿真框图，由框图中可以看出:

1、该系统是采用PI调节器进行调节的，PI调节器的传递函数如下式所示:

其中，是比例系数，积分系数=。

2、该系统采用的是单闭环系统，通过把转速作为系统的被调节量，检测误

差，纠正误差，有效地抑制直至消除扰动造成的影响。

各环节参数如下:

直流电动机:额定电压U=220V，额定电流，额定转速,N

电动机电动势系数。

假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数，滞后时间常数

0.00167s。

电枢回路总电阻R=1.0,，电枢回路电磁时间常数，电力拖动系统机电时间常

数。

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转速反馈系数,,,,,,。

对应额定转速时的给定电压。

转速负反馈闭环调速系统的仿真

1.仿真模型的建立

比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型

进入MATLAB，并打开SIMULINK模块浏览器窗口，建立一个新的模型，并复制

入相应模块，修改模块的参数.当其中PI调节器的至暂定为，1/,=11.43时，把

从10.0修改为0.6后控制参数的仿真结果:

图1电枢电流随时间变化的规律图2电机转速随时间变化的规律

由图1可知电流的最大值为230A左右，显然不满足实际要求，故后面需对此

进行处理，采用带电流截止负反馈环节的直流调速系统。

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其中，由图2scope输出结果中可以得出该控制系统的最大超调量M、上升时

间,调p

整时间，取值分别为:

M=108r/min,=0.12s,=0.28s(估计值)p

2.PI调节器参数的调整

改变PI调节器的参数，并在启动仿真，分别从仿真曲线中得到的最大超调量

及调整时间，相互间进行比较，如下表所示

最大超调量比例系数积分系数调整时间(s)M(r/min)p

0.25300.60.56300.60.5611.431080.280.811.43630.28

0.8151520.23

由表中可以看出，改变PI调节器的参数，可以得到转速响应的超调量不一

样、调节时间不一样的响应曲线。如下图所示分别为调节器参数为的系统转速

时系统的转速响应曲线。响应曲线，系统转速的响应和

当PI调节器的参数取为,1/,=3时

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图3电枢电流随时间变化的规律图4电机转速随时间变化的规律系统转速的

响应无超调，但响应的调整时间很长.

当PI调节器的值取时

图5电枢电流随时间变化的规律图6电机转速随时间变化的规律系统转速的

响应的超调很大，但调整时间短，快速性好。