控制理論課程設計--電動機調(diào)速仿真

1、<p>　　課程設計說明書(論文)</p><p>　　題 目 直流電動機調(diào)速系統(tǒng)仿真建模及</p><p>　　其拖動自動 控制系統(tǒng)的校正 </p><p>　　課 程 名 稱 自動控制原理 </p><p>　　院 系 電力工程學院 </p&g

2、t;<p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 電氣081 </p><p>　　學 生 姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　設 計 地

3、 點 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p>　　設計起止時間：2011年6月7日 至2011年6月17日</p><p>　　第一章 全壓直接起動系統(tǒng)的仿真建模</p><p>　　一臺直流并勵電動機，銘牌額定參數(shù)為，，，，電樞回路總電

4、阻，勵磁回路總電阻，電動機轉(zhuǎn)動慣量。要求仿真該電動機的直接起動的過程。</p><p>　　1.1計算電動機參數(shù)</p><p><b>　　勵磁電流為</b></p><p>　　==220/181.5=1.21A</p><p>　　勵磁電感在恒定磁場控制時可取0.</p><p>　　點數(shù)電

5、阻Ra=0.087Ω，電樞電感估算為</p><p>　　===0.0032H</p><p>　　式中，p為極對數(shù)；C為計算系數(shù)，對于無補償電機C=0.1，補償電機C=0.4。</p><p><b>　　因為</b></p><p>　　===0.0708V/r</p><p>　　===0.

6、676s/rad</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　==0.676/1.21=0.5587H </p><p><b>　　額定負載轉(zhuǎn)矩為</b></p><p>　　==0.67688.9=60.1N</p><p><b>　　1.2

7、搭建仿真模型</b></p><p>　　提取直流電動機、電源等元件模塊，提取模塊的名稱及路徑見表2。聯(lián)結(jié)模塊繪制直流電動機直接起動的仿真模型如圖2所示。在模型中電動機勵磁繞組和電樞的輸入端并聯(lián)后與直流電源電壓Vd的正極端相連接，電動機勵磁繞組和電樞的輸出端通過T形節(jié)點并聯(lián)后與直流電源Vd的負極端連接在一起。電動機的負載轉(zhuǎn)矩由常數(shù)模塊TL設定。然后在電動機模塊的m端接上示波器，用于觀察電動機的各項波形

8、，由于在m端可以輸出轉(zhuǎn)速、電樞電流、勵磁電流和轉(zhuǎn)矩四項參數(shù)，因此需要用Demux模塊分解。直流電動機模型輸出轉(zhuǎn)速的單位是rad/s，在模型中使用了一個放大器（Gain）將rad/s轉(zhuǎn)換為習慣的r/min，變換系數(shù)為</p><p>　　圖1 直流電動機直接啟動仿真模型</p><p><b>　　1.3仿真結(jié)果</b></p><p>　　雙擊

9、電動機模塊圖標，彈出模塊參數(shù)對話框，在對話框中輸入前面計算的電動機模型參數(shù)，在電源Vd模塊對話框中輸入“220”，在常數(shù)模塊TL對話框中輸入“60.1”。在完成元件模塊參數(shù)設置后，在Simulation菜單下選擇Simulation parameters，設置仿真參數(shù)，取仿真時間為1s，仿真算法采用Ode45。</p><p>　　4在各項參數(shù)設置完成后，點擊菜單的“?” 圖標啟動仿真。在仿真結(jié)束后，點擊示波器，

10、則可以觀測電動機的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩等波形，如圖3所示，圖中波形從上向下分別為電動機轉(zhuǎn)速、電樞電流、勵磁電流和電磁轉(zhuǎn)矩。從波形中可見，電動機在帶載起動時起動電流很大，最大可達2500A。在起動0.4s后，轉(zhuǎn)速達到3000r/min ，電流下降為額定值89A 左右，轉(zhuǎn)矩也有相應的變化。</p><p>　　仿真波形如下：從上到下依次為電動機轉(zhuǎn)速、電樞電流、勵磁電流和轉(zhuǎn)矩的波形</p><p>

11、;　　圖2 全壓直接起動電動機的轉(zhuǎn)速電樞電流勵磁電流波形</p><p>　　分析：從上圖中可以看出直接啟動電動機的電樞沖擊電流相當?shù)拇螅D(zhuǎn)矩隨電流成線性的變化，由于電樞電流產(chǎn)生反電動勢來抑制電源電壓，這種自調(diào)節(jié)作用，使電流緩慢下降，電流的大小與轉(zhuǎn)速成反比，因為轉(zhuǎn)速越低轉(zhuǎn)差率就越大，勵磁電流產(chǎn)生的磁場切割轉(zhuǎn)子的速度就越快 ，e=blv,所以電流就越大，隨著轉(zhuǎn)速上升，電流就會下降，最后接近額定電流。</p&

12、gt;<p>　　第二章 閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真建模</p><p><b>　　2.1任務要求</b></p><p>　　已知直流電動機額定參數(shù)為，，，4極，，。勵磁電壓，勵磁電流。采用三相橋式整流電路，整流器內(nèi)阻。平波電抗器。仿真該晶閘管-整流電動機開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，觀察電動機在全壓起動和起動后加額定負載時電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和電流變化。</p&

13、gt;<p><b>　　2.2模塊參數(shù)計算</b></p><p><b>　　1）供電電源電壓為</b></p><p><b>　　=.==130V</b></p><p>　　2）電動機參數(shù)如下 </p><p>　　勵磁電阻為 =/=220/1.5=

14、146.7Ω</p><p>　　勵磁電感在恒定磁場控制時可取 0。 </p><p>　　電樞電阻Ra=0.21Ω，電樞電感由下式估算，即</p><p>　　===0.0169H</p><p>　　電樞繞組和勵磁繞組互感La為：</p><p><b>　　因為</b></p>

15、<p>　　=.==0.1482V</p><p><b>　　==1.4156</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　==1.4156/1.5=0.9437H</p><p><b>　　電動機轉(zhuǎn)動慣量為</b></p>

16、;<p>　　J=/4g=0.57 Kg ?</p><p><b>　　3）額定負載轉(zhuǎn)矩為</b></p><p>　　==1.4156=24.1n</p><p><b>　　2.3搭建模型</b></p><p>　　圖3 直流電動機開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型</p>&

17、lt;p><b>　　2.4仿真結(jié)果</b></p><p>　　仿真算法采用 odel5s ，仿真時間為 10s，電動機空載起動，起動 4s 后突加額定負載。</p><p>　　啟動仿真并觀察結(jié)果。仿真的結(jié)果如圖所示。圖1中所示為整流器輸出端的電壓波形。圖3和圖2所示為電動機電樞回路電流和轉(zhuǎn)速變化過程，在全壓直接起動情況下，起動電流很大，在4s左右起動電流

18、下降為零(空載起動) ，起動過程結(jié)束，這時電動機轉(zhuǎn)速上升到最高值。在起動4s后加額定負載，電動機的轉(zhuǎn)速下降，電流增加。圖4所示為電動機的轉(zhuǎn)矩變化曲線，轉(zhuǎn)矩曲線與電流曲線成比例。通過仿真反映了開環(huán)晶閘管，直流電動機系統(tǒng)的空載起動和加載工作情況。</p><p><b>　　仿真波形如下：</b></p><p>　　圖4 整流器輸出電壓圖5 電動機轉(zhuǎn)速

19、</p><p>　　圖6 電樞電流 圖7 電動機轉(zhuǎn)矩</p><p>　　分析：開環(huán)空載起動時，突加的電壓使電動機的沖擊電流很大，沖擊電流產(chǎn)生反電動勢來抑制電壓，所以圖中電樞電流增加而電壓卻在減小，電流越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也就越大，所以轉(zhuǎn)子的加速度就越大，轉(zhuǎn)速波形就越陡，從圖中可以看出，隨著起動的完成電流也下降了，突加負載使原來

20、的平衡打破，轉(zhuǎn)子增加了負載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速受負載轉(zhuǎn)矩作用減速，所以電流便增加來產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩來平衡負載轉(zhuǎn)矩，電流的增加使電壓跟隨減小，最終達到平衡，如上圖波形所示。</p><p>　　第三章 直流電動機轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)仿真</p><p>　　晶閘管-直流電動機系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)晶閘管控制角改變電動機電樞電壓實現(xiàn)調(diào)速，但是存在兩個問題，第一，全壓起動時，起動電流大。第二，轉(zhuǎn)速隨負載變化而變化，負

21、載越大，轉(zhuǎn)速降落越大，難以在負載變動時保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，而滿足生產(chǎn)工藝的要求。為了減小負載波動對電動機轉(zhuǎn)速的影響可以采取帶轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)， 根據(jù)轉(zhuǎn)速的偏差來自動調(diào)節(jié)整流器的輸出電壓，從而保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。</p><p>　　帶轉(zhuǎn)速負反饋的有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構如圖6所示。系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速給定環(huán)節(jié)Un*，放大倍數(shù)為Kp的放大器、移相觸發(fā)器 CF、晶閘管整流器和直流電動機M、測速發(fā)電機 TG等組成。該系統(tǒng)在電動機

22、負載增加時，轉(zhuǎn)速將下降，轉(zhuǎn)速反饋Un減小，而轉(zhuǎn)速的偏差將增大，同時放大器輸出UC增加，并經(jīng)移相觸發(fā)器使整流器輸出電壓Ud增加，電樞電流Id增加，從而使電動機電磁轉(zhuǎn)矩增加，轉(zhuǎn)速也隨之升高，補償了負載增加造成的轉(zhuǎn)速降。帶轉(zhuǎn)速負反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性方程為</p><p>　　圖8 帶轉(zhuǎn)速負反饋的有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構</p><p><b>　　電動機轉(zhuǎn)速降為</b&g

23、t;</p><p>　　式中：K=KpKsα/Ce，Kp為放大器放大倍數(shù)；Ks為晶閘管整流器放大倍數(shù)；Ce為電動機電動勢常數(shù)；α為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；R為電樞回路總電阻。</p><p>　　從穩(wěn)態(tài)特性方程可以看到，如果適當增加放大器放大倍數(shù)Kp，電機的轉(zhuǎn)速降Δn將減小，電動機將有更硬的機械特性，也就是說在負載變化時，電動機的轉(zhuǎn)速變化將減小，電動機有更好的保持速度穩(wěn)定的性能。如果放大倍數(shù)過大，

24、也可能造成系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定。</p><p><b>　　3.1搭建仿真模型</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速負反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型如下圖所示。模型在上圖所示的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基礎上增加了轉(zhuǎn)速給定Un*、轉(zhuǎn)速反饋n-feed、放大器Gain1和反映放大器輸出限幅的飽和特性模塊Saturation1，飽和限幅模塊的輸出是移相觸發(fā)器的輸入UC，其中轉(zhuǎn)速反饋直接取自電

25、動機的轉(zhuǎn)速輸出，沒有另加測速發(fā)電機，取轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=Un*/nN。</p><p><b>　　3.2仿真結(jié)果</b></p><p>　　在題二的基礎上觀察轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)，在不同放大器放大倍數(shù)時對轉(zhuǎn)速變化的影響。 </p><p>　　在額定轉(zhuǎn)速 Un*=10，以Kp=5、10、15時的轉(zhuǎn)速響應曲線如下。</p>&

26、lt;p>　　圖9 Kp=5 時候轉(zhuǎn)速的仿真圖形 圖10 Kp=10 時候轉(zhuǎn)速的仿真圖形</p><p>　　圖11 Ki=20 時候轉(zhuǎn)速的仿真圖形</p><p>　　分析：加轉(zhuǎn)速負反饋后速度的上升時間大大的縮減，同時隨著調(diào)節(jié)器的參數(shù)Kp的增大，突加負載后，轉(zhuǎn)速降低的幅度也相應減小，使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)更靈敏。</p><p>　　第四章

27、直流電動機帶電流截止負反饋的仿真</p><p>　　為了限制電動機的起動電流，可以在轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)的基礎上增加電流截止負反饋的措施。帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型如圖10所示，模型在圖7 的基礎上增加了由電流反饋i-feed和死區(qū)Dead Zone模塊組成的電流截止環(huán)節(jié)。在電流反饋信號小于Dead Zone模塊的死時區(qū)間值時，Dead Zone模塊沒有輸出，電流截止負反饋不起作用。當電流反饋信號大

28、于Dead Zone模塊的死時區(qū)間時，Dead Zone模塊的輸出抵消了一部分轉(zhuǎn)速的給定信號Un* (圖10中Un*)，使電流減小。</p><p><b>　　4.1搭建仿真模型</b></p><p>　　圖12 直流電動機帶電流截止負反饋的仿真模型 </p><p><b>　　4.2仿真結(jié)果</b>

29、</p><p>　　無電流截止負反饋轉(zhuǎn)速響應和電流響應的圖形如下： </p><p>　　圖13無電流截止負反饋轉(zhuǎn)速波形 圖14 無電流截止負反饋電流波形</p><p>　　有電流截止負反饋轉(zhuǎn)速響應和電流響應的圖形如下：</p><p>　　圖15有電流截止負反饋轉(zhuǎn)速波形 圖16有電流截止負反饋電流響應

30、</p><p>　　分析：帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖所示，圖中給出了帶電流截止負反饋和沒有電流截止負反饋兩種情況電動機轉(zhuǎn)速和電流的響應比較。 帶電流截止負反饋后系統(tǒng)的起動電流最高值從原來的88A減小到25A左右，但是起動的時間延長，調(diào)節(jié)電流反饋系數(shù)和死區(qū)模塊的死時區(qū)間可以調(diào)節(jié)起動電流的最大值限制。</p><p>　　第五章 直流電動機拖動自動控制系統(tǒng)的效正<

31、;/p><p><b>　　5.1任務要求</b></p><p>　　某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：直流電動機：220V、17A、1460r/min、，允許過載倍數(shù)。</p><p>　　晶閘管裝置放大系數(shù)：；</p><p><b>　　電樞回路總電阻：；</b

32、></p><p><b>　　時間常數(shù)：，；</b></p><p><b>　　電流反饋系數(shù)：；</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：。</b></p><p>　　設計一轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)，設計指標為電流超調(diào)量，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)

33、量。取電流反饋濾波時間常數(shù)，轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)。取轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的飽和值為12V，輸出限幅值為10V，額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速給定。仿真觀察系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、電流響應和設定參數(shù)變化對系統(tǒng)響應的影響。</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　?。?）根據(jù)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構圖，按傳遞函數(shù)構建仿真模型；</p><p

34、>　?。?）按工程方法設計和選擇轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器參數(shù)，ASR和ACR都采用PI調(diào)節(jié)器。</p><p>　?。?）設定模型仿真參數(shù)，仿真時間10s，并在6s時突加1/2額定負載，觀察控制系統(tǒng)電流、轉(zhuǎn)速響應。</p><p>　　（4）修改調(diào)節(jié)器參數(shù)，觀察在不同參數(shù)條件下，雙閉環(huán)系統(tǒng)電流和轉(zhuǎn)速的響應，修改轉(zhuǎn)速給定，觀察電動機在同步轉(zhuǎn)速時的工作情況。</p><p&g

35、t;　　（5）使用Power System模塊建立直流電機雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型，并與傳遞函數(shù)模型運行結(jié)果進行比較。</p><p><b>　　5.2設計思路</b></p><p>　　5.1.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學模型（轉(zhuǎn)速、電流反饋）</p><p>　　為實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，兩者

36、之間實行串級聯(lián)接。這就是說，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構上看，電流環(huán)在里面叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外邊，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　圖17雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構圖</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實際動態(tài)結(jié)構圖如下圖所示，由于反饋信號檢測中常含有諧波和其他</p>

37、<p>　　擾動量，為了抑制各種擾動量對系統(tǒng)的影響，需加低通濾波，這樣的濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用</p><p>　　一階慣性環(huán)節(jié)來表示，其濾波時間常數(shù)按需要給定。然而，在抑制擾動量的同時，濾波環(huán)節(jié)</p><p>　　也延遲了反饋信號的作用，為了平衡這個延遲作用，在給定信號通道上加入一個同等時間常</p><p>　　數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。其意

38、義是，讓給定信號和反饋信號經(jīng)過相同的延滯，使</p><p>　　二者在時間上得到恰當?shù)呐浜?，從而帶來設計上的方便，電流環(huán)、速度環(huán)濾波時間常數(shù)分別</p><p><b>　　為Toi和Ton。</b></p><p>　　圖18 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實際動態(tài)結(jié)構圖</p><p>　　5.1.2轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器的作用

39、</p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用可分別歸納如下。</p><p><b>　　1．電流調(diào)節(jié)器作用</b></p><p>　　1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。</p><p>　　2）對電網(wǎng)電壓的波動起及

40、時抗擾的作用。</p><p>　　3）在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。</p><p>　　4）當電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。</p><p><b>　　2．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器作用</b></p&

41、gt;<p>　　1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。</p><p>　　2）對負載變化起抗擾作用。</p><p>　　3）其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流。</p><p>　　5.1.3電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設計</p><p&

42、gt;　　1．電流環(huán)結(jié)構框圖的化簡</p><p>　　在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，系統(tǒng)的電磁時間常數(shù)遠小于機電時間常數(shù)，因此，轉(zhuǎn)速的變化往往比電流變化慢得多，對電流環(huán)來說，反電動勢是一個變化較慢的擾動，在電流的瞬變過程中,可認為反電動勢基本不變，即。這樣，在按動態(tài)性能設計電流環(huán)時，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響。如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時把給定信號改成/，則電流環(huán)便等效成單位負反饋系統(tǒng)。

43、最后，由于和一般比小得多，可以當作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié)。則電流環(huán)結(jié)構框圖最終簡化為圖4-2。</p><p>　　圖4-2 電流環(huán)最終簡化動態(tài)結(jié)構框圖</p><p>　　2．選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構</p><p>　　根據(jù)設計要求電流超調(diào)量，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，在根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，決定把電流環(huán)校正成哪一類系統(tǒng)。從穩(wěn)態(tài)上看，希望電流環(huán)做到無靜差;從動態(tài)上

44、看，希望在啟動過程中電流不要超過允許值，也不要有超調(diào)量，或者超調(diào)量越小越好。從這兩點出發(fā)，則應該把電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)。因此按典型I型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)見式</p><p><b>　　=+=</b></p><p>　　式中 ——電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；</p><p>　　

45、——電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。</p><p>　　2．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構的選擇</p><p>　　用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替圖4-1中的電流環(huán)后，把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改成/，再把時間常數(shù)為/和的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中</p><p><b>　　(4-11)</b></p&

46、gt;<p>　　則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構框圖可簡化成圖4-6。</p><p>　　圖18 用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)小慣性的近似處理</p><p>　　2．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選擇結(jié)構</p><p>　　按照設計要求，選用PI調(diào)節(jié)器，生產(chǎn)工藝一般要求轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時為無靜差，動態(tài)性能具有良好的抗擾性能。典型Ⅱ型系統(tǒng)能滿足這些要求，所以轉(zhuǎn)速環(huán)按典型Ⅱ型系統(tǒng)進行設計。其傳

47、遞函數(shù)為</p><p><b>　　=+=</b></p><p>　　式中 ——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；</p><p>　　——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。</p><p><b>　　5.3參數(shù)計算</b></p><p><b>　　1）供電電源電壓為<

48、/b></p><p><b>　　=.==130V</b></p><p><b>　　2）電動機參數(shù)如下</b></p><p><b>　　勵磁電阻為</b></p><p>　　=/=220/1.5=146.7Ω</p><p>　　勵磁電

49、感在恒定磁場控制時可取0。</p><p>　　電樞電阻Ra = 1.6Ω </p><p>　　電樞電感由下式估算，即</p><p>　　===0.0169H</p><p>　　電樞繞組和勵磁繞組互感Laf 為：</p><p><b>　　因為</b></p><p&

50、gt;　　=0.132V.min/r</p><p><b>　　==1.2605</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　==1.2605/1.5=0.8403H</p><p>　　電動機軸上的飛輪慣量</p><p>　　===7.019N

51、?</p><p><b>　　電動機轉(zhuǎn)動慣量</b></p><p>　　J=/4g=0.1791 Kg ?</p><p><b>　　額定負載轉(zhuǎn)矩為</b></p><p>　　==1.2605=21.44n</p><p><b>　　3)電流環(huán)的計算<

52、;/b></p><p><b>　　1．確定時間常數(shù)</b></p><p>　?、?整流裝置滯后時間常數(shù)Ts，</p><p>　　三相橋式電路的平均失控時間：Ts=0.0017s</p><p>　?、?電流濾波時間常數(shù)：</p><p>　?、?電流環(huán)小時間常數(shù)之和,按小時間常數(shù)近似

53、處理，取</p><p><b>　　3．電流調(diào)節(jié)器參數(shù)</b></p><p>　?、?電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù):</p><p>　?、?電流環(huán)開環(huán)增益：要求i ≤5%，因此</p><p><b>　　===3.1323</b></p><p><b>　　==

54、0.0399</b></p><p><b>　　4）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)</b></p><p>　?、?按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時間常數(shù)為</p><p>　　=h=h(2+)=5=0.087s</p><p>　　于是，由式可得ASR的比例系數(shù)為</p><p

55、>　　===0.00303</p><p>　　5.4仿真模型及仿真結(jié)果</p><p>　　b) c)</p><p>　　圖19 雙閉環(huán)傳遞函數(shù)仿真模型(b，c圖分別為ASR和ACR)</p><p>　　圖20雙閉環(huán)動態(tài)結(jié)構圖轉(zhuǎn)速波形 圖 21雙閉環(huán)動態(tài)

56、結(jié)構圖電流波形</p><p>　　分析:雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用使轉(zhuǎn)速和電流的調(diào)節(jié)速度更快,更靈敏,同時由于晶閘管函數(shù)模型是線性的,所以會有負電壓輸出,所以會有負電流.</p><p>　　3.雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真</p><p>　　圖22 雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 </p><p>　　4.雙

57、閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應和電流響應仿真波形</p><p>　　圖23雙閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速波形 圖24 雙閉環(huán)系統(tǒng)的電流波形</p><p>　　分析:和傳遞函數(shù)的防真波形相似,,由于三項橋晶閘管和實際模型一樣無負電壓輸出,所以無負電流.</p><p><b>　　參考文獻</b></p><

58、p>　　[1] 孫虎章. 自動控制原理. 北京：中央廣播電視出版社，1984.</p><p>　　[2] 胡壽松. 自動控制原理. 北京：國防工業(yè)出版社，1987.</p><p>　　[3] 胡壽松. 自動控制原理(第4 版). 北京：科學出版社，2001.</p><p>　　[4] 胡壽松. 自動控制原理習題集(第2 版). 北京：科學出版社，2003

59、.</p><p>　　[5] 吳麒. 自動控制原理(上冊). 北京：清華大學出版社，1990.</p><p>　　[6] 吳麒. 自動控制原理(上冊). 北京：清華大學出版社，1992.</p><p>　　[7] 譚得健等. 自動控制原理輔導與習題. 江蘇：中國礦業(yè)大學出版社，1995.</p><p>　　[8] 緒方勝彥. 現(xiàn)代控制

60、工程. 北京：科學出版社，1981.</p><p>　　[9] 李友善. 自動控制原理(上冊). 北京：國防工業(yè)出版社，1990.</p><p>　　[10] 戴忠達. 自動控制理論基礎. 北京：清華大學出版社，1991.</p><p>　　[11]. Kawabata, H., Suzuki, M.: CMC: A Compiler for Sparse M