（精選）雙閉環(huán)直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及MATLAB仿真

1、目錄1、引言3二、初始條件：3三、設(shè)計要求：3四、設(shè)計基本思路4五、系統(tǒng)原理框圖4六、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖4七、參數(shù)計算51. 有關(guān)參數(shù)的計算52. 電流環(huán)的設(shè)計63. 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計7七、雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)線路圖91.系統(tǒng)主電路圖92.觸發(fā)電路103.控制電路144. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR設(shè)計145. 電流調(diào)節(jié)器ACR設(shè)計156. 限幅電路的設(shè)計15八、系統(tǒng)仿真161. 使用普通限幅器進(jìn)行仿真162. 積分輸出加限幅環(huán)節(jié)仿真173. 使用積分帶限幅的PI調(diào)節(jié)器仿真18九、總結(jié)21一、設(shè)計目的1. 聯(lián)系實際，對晶閘管-電動機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行綜合性設(shè)計，加深對所學(xué)自動控制系統(tǒng)課程的認(rèn)識和理

2、解，并掌握分析系統(tǒng)的方法。2. 熟悉自動控制系統(tǒng)中元部件及系統(tǒng)參數(shù)的計算方法。3. 培養(yǎng)靈活運用所學(xué)自動控制理論分析和解決實際系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題的能力。4. 設(shè)計出符合要求的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，并通過設(shè)計正確掌握工程設(shè)計的方法。5. 掌握應(yīng)用計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行仿真的方法。二、初始條件：1 技術(shù)數(shù)據(jù)（1） 直流電機(jī)銘牌參數(shù)：PN =90KW, UN =440V, IN =220A, nN=1500r/min，電樞電阻Ra=0.088，允許過載倍數(shù)=1.5；（2） 晶閘管整流觸發(fā)裝置：Rrec=0.032，Ks=45-48。（3） 系統(tǒng)主電路總電阻：R=0.12（4） 電磁時間常數(shù)：T1

3、=0.012s（5） 機(jī)電時間常數(shù)：Tm =0.1s（6） 電流反饋濾波時間常數(shù)：Toi=0.0025s，轉(zhuǎn)速率波時間常數(shù)：Ton=0.014s.（7） 額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓：Unm =10V（8） 調(diào)節(jié)器飽和輸出電壓：10V2 技術(shù)指標(biāo)（1） 該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑的速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī)不可逆運行，具有較 寬的調(diào)速范圍（D10），系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作；（2） 系統(tǒng)靜特性良好，無靜差（靜差率s2）；（3） 動態(tài)性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)速超調(diào)量n8%，電流超調(diào)量i5%，動態(tài)速 降n8-10%，調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時間（調(diào)節(jié)時間）ts1s；（4） 調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過電流等保護(hù)，并且有制動措施。三、設(shè)計

4、要求：（1） 根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖；（2） 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計算。（3） 動態(tài)設(shè)計計算：根據(jù)技術(shù)要求，用Mrmin準(zhǔn)則設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)，確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式及進(jìn)行參數(shù)計算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動態(tài)性能指標(biāo)的要求；（4） 繪制V-M雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)線路圖（主電路、觸發(fā)電路、控制電路）； （5） 對所設(shè)計出的雙閉環(huán)直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真實驗，并給出仿真結(jié)果圖；（6） 整理設(shè)計數(shù)據(jù)資料，課程設(shè)計總結(jié)，對本課程設(shè)計提出新設(shè)想和新建議。四、設(shè)計基本思路轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)屬于多環(huán)控

5、制系統(tǒng)。目前都采用由內(nèi)向外，一環(huán)包圍一環(huán)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。每一閉環(huán)都設(shè)有本環(huán)的調(diào)節(jié)器，構(gòu)成一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)。設(shè)計多環(huán)系統(tǒng)的一般方法是，由內(nèi)環(huán)向外環(huán)一環(huán)一環(huán)地進(jìn)行設(shè)計。對雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)而言，先從內(nèi)環(huán)（電流環(huán)）開始，根據(jù)電流控制要求，確定把電流環(huán)校正為哪種典型系統(tǒng)，按照調(diào)節(jié)對象選擇調(diào)節(jié)器及其參數(shù)。設(shè)計完電流環(huán)后，就把電流環(huán)等效成一個小慣性環(huán)節(jié)，作為轉(zhuǎn)速環(huán)的一個組成部分，然后用同樣的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計。然后通過MATLAB進(jìn)行動態(tài)分析，根據(jù)分析情況更改實現(xiàn)方案，對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整等。五、系統(tǒng)原理框圖在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，既要控制轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)，又要控制電流使系統(tǒng)在充分利用電動機(jī)過載能力的

6、條件下獲得最佳過渡過程，其關(guān)鍵是處理好轉(zhuǎn)速控制與電流控制之間的關(guān)系，就是將二者分開，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，用電流調(diào)節(jié)器ACR調(diào)節(jié)電流。ASR與ACR之間實現(xiàn)串級連接，即以ASR的輸出電壓Ui作為電流調(diào)節(jié)器的電流給定信號，再用ACR的輸出電壓Uc作為晶閘管觸發(fā)電路的移相控制電壓。從閉環(huán)反饋的結(jié)構(gòu)看，轉(zhuǎn)速環(huán)在外面為外環(huán)，電流環(huán)在里面為內(nèi)環(huán)。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用具有輸入、輸出限幅電路的PI調(diào)節(jié)器，且轉(zhuǎn)速與電流都采用負(fù)反饋閉環(huán)。系統(tǒng)原理圖如下：六、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖目前，V-M調(diào)速系統(tǒng)多為帶電流內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。設(shè)計時需增加電流、轉(zhuǎn)速反饋濾波五節(jié)，

7、以抑制反饋信號中的交流分量，同時在轉(zhuǎn)速、電流給定信號通道中加入兩個給定濾波器，其時間常數(shù)與相應(yīng)反饋濾波環(huán)節(jié)的時間常數(shù)相等以平衡反饋濾波環(huán)節(jié)給定轉(zhuǎn)速、電流反饋信號帶來的延滯。相應(yīng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下所示，圖中，ASR和ACR為結(jié)構(gòu)和參數(shù)待定的轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器。七、參數(shù)計算1. 有關(guān)參數(shù)的計算a. 電動機(jī)的機(jī)電常數(shù)b. 三相橋式晶閘管整流裝置的滯后時間c. 電流反饋系數(shù)為因為允許過載倍數(shù)=1.5，故最大允許電流d. 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)e. 電流給定和反饋濾波時間常數(shù)f. 轉(zhuǎn)速給定和反饋濾波時間常數(shù)2. 電流環(huán)的設(shè)計a. 電流環(huán)小時間常數(shù)b. 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇，根據(jù)設(shè)計要求，且因此可按典I系統(tǒng)設(shè)計，且選用

8、PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為c. 確定電流調(diào)節(jié)器參數(shù)ACR超前時間常數(shù)：電流環(huán)開環(huán)放大系數(shù)：要求時，應(yīng)按二階“最佳”系統(tǒng)設(shè)計，取從而，ACR的比例系數(shù)為d. 校驗近似條件 電流環(huán)截止頻率：晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件滿足近似條件。小時間常數(shù)近似條件滿足近似條件。忽略反電勢對電流環(huán)影響的條件滿足近似條件。e. 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 按所用運算放大器，則由有由得3. 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計a. 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)b. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 根據(jù)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能指標(biāo)的要求，應(yīng)按典II系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)，為此應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為c. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 為了使轉(zhuǎn)速環(huán)的跟隨性能和抗擾性能都較好，應(yīng)采用準(zhǔn)則選擇參數(shù)，取h

9、=5，因此ASR的超前時間常數(shù)為轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)放大系數(shù)為從而，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器比例系數(shù)為d. 檢驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件而滿足近似條件。小時間常數(shù)近似處理條件滿足近似條件。e. 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電阻和電容 取輸入電阻，則f. 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量 因為當(dāng)h=5時而所以 可見，所設(shè)計的系統(tǒng)能滿足設(shè)計要求。必須注意：因為，對轉(zhuǎn)速環(huán)來說，忽略反電勢的條件并不成立，所以轉(zhuǎn)速超調(diào)量將比上面的計算值更小，更能滿足設(shè)計要求。七、雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)線路圖1.系統(tǒng)主電路圖主電路采用三相橋式整流電路，如下圖所示：說明： 三相橋式全控整流電路有如下特點：（1）三相橋式全控整流電路必須有兩只晶閘管同時導(dǎo)通

10、才能構(gòu)成電流回路，其中一只在共陰組，另外一只在共陽組，而且這兩只導(dǎo)通的管子不在同一相內(nèi)。因此，負(fù)載電壓是兩相電壓之差，即線電壓，一個周期內(nèi)有六次脈動，它為線電壓的包絡(luò)線。（2）晶閘管在一個周期內(nèi)導(dǎo)通120°，關(guān)斷240°，管子換流只在本組內(nèi)進(jìn)行，每隔120°換流一次。（3）出發(fā)脈沖需寬脈沖或雙窄脈沖，共陰極組及共陽極組內(nèi)各管脈沖相位差為120°，接在同一相的不同管子脈沖相位差為180°。晶閘管按順序輪流導(dǎo)通，相鄰順序管子脈沖相位差為60°，即每隔60°換流一次。（4）晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次側(cè)線電壓的電壓峰值。2

11、.觸發(fā)電路說明： 三相橋式全控整流電路有如下特點：（1）三相橋式全控整流電路必須有兩只晶閘管同時導(dǎo)通才能構(gòu)成電流回路，其中一只在共陰組，另外一只在共陽組，而且這兩只導(dǎo)通的管子不在同一相內(nèi)。因此，負(fù)載電壓是兩相電壓之差，即線電壓，一個周期內(nèi)有六次脈動，它為線電壓的包絡(luò)線。（2）晶閘管在一個周期內(nèi)導(dǎo)通120°，關(guān)斷240°，管子換流只在本組內(nèi)進(jìn)行，每隔120°換流一次。（3）出發(fā)脈沖需寬脈沖或雙窄脈沖，共陰極組及共陽極組內(nèi)各管脈沖相位差為120°，接在同一相的不同管子脈沖相位差為180°。晶閘管按順序輪流導(dǎo)通，相鄰順序管子脈沖相位差為60°

12、;，即每隔60°換流一次。（4）晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次側(cè)線電壓的電壓峰值。說明：（1）脈沖形成及放大環(huán)節(jié) 在上圖中，晶閘管V4、V5形成脈沖，V7、V8起放大作用。uk為直流控制信號，當(dāng)uk0時，V4截止，V5導(dǎo)通，使V7、V8截止，無脈沖輸出。此時，電容C3充電（ER9C3V5V6VD10E），uc32E。當(dāng)uk升高，使V4導(dǎo)通，V5截止，V7、V8導(dǎo)通，經(jīng)變壓器TP輸出脈沖電壓。此期間C3先放電后反向充電，使B點電位升高，直到uBE，V5又導(dǎo)通，V7、V8變?yōu)榻刂?，脈沖消失。脈沖寬度由C3反向充電時間常數(shù)R11×C3決定。（2）鋸齒波形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒

13、波的形成有自舉式電路、恒流源電路等。在上圖中由V1、RP2和R3、R4等組成恒流源電路。電容C2的沖放電形成鋸齒波，鋸齒波通過V3組成的設(shè)計跟隨器輸出。鋸齒波電壓ue3、直流控制電壓uk、直流便宜電壓up經(jīng)電阻R6、R7、R8與V4基極b4連接，著三個電壓疊加決定V4的基極電位ub4的大小，即控制V4的工作狀態(tài)。Up的作用是為了確定uk0時脈沖的初始相位。如感性伏在電流連續(xù)，三相全控橋（可逆系統(tǒng)）的脈沖初始相位應(yīng)定在°，可通過調(diào)節(jié)up與ue3疊加來實現(xiàn)，鋸齒波過零變正點，即為脈沖產(chǎn)生的時刻，對應(yīng)于°，此時變流器輸出Ud0。Uk與ue3疊加控制脈沖相位移動（up固定在某值），

14、當(dāng)uk>0時，過零點N點向左移動，°，電路工作整流狀態(tài)：當(dāng)uk<0時，N點向右移動，°電路工作于逆變狀態(tài)。該電路要求鋸齒波寬度大于180°，如選240°。（3） 同步環(huán)節(jié) 觸發(fā)脈沖uG必須與主電路的電源同步。上圖電路中，同步環(huán)節(jié)又由同步變壓器TS和晶體管V2等組成。同步電壓us經(jīng)TS降壓產(chǎn)生二次電壓uTS來控制V2的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制C2的沖放電過程，V2截止時C2充電，V2導(dǎo)通是C2放電，這樣就形成了鋸齒波。正弦波uTS的一個周期內(nèi)V2截止與導(dǎo)通各一次，對應(yīng)鋸齒波是一個周期，與主回路電源頻率一樣，達(dá)到同步的目的。鋸齒波的寬度由C1的充電時

15、間常數(shù)R1C1決定。（4）強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)晶閘管采用強(qiáng)觸發(fā)可縮短開通時間，有利于改善串并聯(lián)器件的動態(tài)均壓和均流，增加觸發(fā)的可靠性，強(qiáng)觸發(fā)電路如圖所示。強(qiáng)觸發(fā)的電源，由單相橋式整流電路獲得50V電壓。在V8截止時，C6充電，D點電位上升到50V。當(dāng)V8導(dǎo)通時，C6迅速放電，D點電位迅速下降，uD<15V時，VD15導(dǎo)通，由15V電源供電，V8截止后，C6由充電到uD50V，為下一次觸發(fā)做準(zhǔn)備。（5）雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)第一個脈沖由本相觸發(fā)電路的V4由截止變?yōu)閷?dǎo)通時使V5截止而V7、V8導(dǎo)通所產(chǎn)生；第二個脈沖由滯后60°相位的后一個相觸發(fā)電路產(chǎn)生其一個脈沖時將信號引至本想觸發(fā)電路V6的基極，

16、使其截止，V7、V8又導(dǎo)通而產(chǎn)生。這樣每一個觸發(fā)電路一個周期能輸出兩個相隔60°的窄脈沖。為防止脈沖互相干擾，加入VD4和R17。三相橋式全控整流電路，晶閘管的導(dǎo)通順序為：VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT1，彼此相隔60°。為能準(zhǔn)確產(chǎn)生雙窄脈沖，圖中的X和Y斷應(yīng)按圖 所示的順序連接，即前相的觸發(fā)電路的Y端接后相的X端3.控制電路說明：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，用電流調(diào)節(jié)器ACR調(diào)節(jié)電流。ASR與ACR之間實現(xiàn)串級連接，即以ASR的輸出電壓Ui作為電流調(diào)節(jié)器的電流給定信號，再用ACR的輸出電壓Uc作為晶閘管觸發(fā)電路的移相控制電壓。從閉環(huán)反饋的結(jié)構(gòu)上看，轉(zhuǎn)速環(huán)在外面為外

17、環(huán)，電流環(huán)在里面為內(nèi)環(huán)。為了獲得良好的靜。動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器都采用具有輸入、輸出限幅電路的PI調(diào)節(jié)器，且轉(zhuǎn)速與電流都采用負(fù)反饋閉環(huán)。4. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR設(shè)計由參數(shù)計算過程可知，ASR采用PI調(diào)節(jié)。比例調(diào)節(jié)器響應(yīng)快，但它使系統(tǒng)有靜差；而積分調(diào)節(jié)器可以實現(xiàn)系統(tǒng)無檢察，但響應(yīng)慢。若把比例、積分控制結(jié)合起來構(gòu)成比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，則可以取長補短：作為控制器，它可以兼顧快速響應(yīng)和消除靜差兩方面的要求：作為校正裝置，它又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。故所設(shè)計的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)，如下圖所示。其中Un為轉(zhuǎn)速給定電壓，Ufn為轉(zhuǎn)速反饋電壓。5. 電流調(diào)節(jié)器ACR設(shè)計與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計類似，電流調(diào)節(jié)

18、器也采用PI調(diào)節(jié)，充分利用了電動機(jī)的過載能力獲得最快的動態(tài)響應(yīng)，即最佳過渡過程。其電路圖如圖四所示，其中Ui為電流給定電壓（即ASR的輸出電壓），Ufi為電流反饋值。6. 限幅電路的設(shè)計通常，調(diào)節(jié)器輸出的限幅方法有三種，一種是采用二極管鉗位的外限幅電路，一種是采用二極管鉗位的負(fù)反饋內(nèi)限幅電路，第三種是采用晶體三極管負(fù)反饋內(nèi)限幅電路。在這里，我們采用第一種限幅方式，即二極管鉗位的外限幅電路。電路圖如圖五所示，其中 端接至調(diào)節(jié)器ASR（或ACR）的輸出端。八、系統(tǒng)仿真1. 使用普通限幅器進(jìn)行仿真使用MATLAB的SIMULINK對雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)函數(shù)分析，其分析原理圖如下：圖中 ASR限幅值

19、為：上限10 下限-130ACR限幅值為：上限100 下限-100圖中直流電動機(jī)的參數(shù)、晶閘管整流裝置的參數(shù)、轉(zhuǎn)速反饋以及電流反饋系數(shù)都是從設(shè)計要求中所得，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR是根據(jù)參數(shù)按工程設(shè)計法設(shè)計出來的。具體計算方法見本報告的參數(shù)計算。在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真中，電流調(diào)節(jié)器限幅相對來說比較簡單。只要給出合適的限幅值，采用任何一種限幅方式均不影響仿真結(jié)果，因為電機(jī)在整個起動過程中，電流調(diào)節(jié)器一直處于不飽和狀態(tài)。而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在電機(jī)起動過程中，會經(jīng)歷不飽和、飽和及退飽和三個狀態(tài)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用不同限幅方式，電機(jī)在突加階躍給定空載起動時會得到不同的轉(zhuǎn)速和電流波形。由

20、以上原理圖可得出僅在PI調(diào)節(jié)器的輸出端簡單加一限幅環(huán)節(jié)時的起動轉(zhuǎn)速波形和電流波形。圖 轉(zhuǎn)速波形圖 電流波形從上圖可以看出，起動時轉(zhuǎn)速超調(diào)量較大，振蕩次數(shù)多，起動時間較長。這是因為速度調(diào)節(jié)器輸出達(dá)到限幅值時，轉(zhuǎn)速并未達(dá)到給定值，偏差均大于零，積分部分的輸出一直在增加，這就可能使積分部分的輸出達(dá)到很大的值。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到期望值后，積分調(diào)節(jié)器的輸出不能立即變小，而是需要經(jīng)過一段時間使積分調(diào)節(jié)器的輸出恢復(fù)到開始限幅瞬間的數(shù)值。在這段時間內(nèi)調(diào)節(jié)器暫時調(diào)節(jié)功能。此仿真并不能達(dá)到題設(shè)要求，為此必須對ASR和ACR進(jìn)行改正。2. 積分輸出加限幅環(huán)節(jié)仿真下圖給出在積分輸出和調(diào)節(jié)器輸出后均加一限幅環(huán)節(jié)的Simulin

21、k仿真模型。在這一模型中，積分輸出后，再加限幅環(huán)節(jié)，即積分環(huán)節(jié)和限幅環(huán)節(jié)分開。圖中 ASR限幅值為：上限10 下限-130ASR積分限幅值為：上限10 下限-10ACR限幅值為：上限100 下限-100ACR積分限幅值為：上限10 下限-10從以上的原理圖可得出轉(zhuǎn)速和電流波形如下：從以上圖可以看出，采用這種限幅方式時，電機(jī)受到擾動后，轉(zhuǎn)速回不到原來的轉(zhuǎn)速。這是由于電機(jī)起動時積分調(diào)節(jié)器的輸出很快達(dá)到限幅值，由于輸出的超調(diào)很小，所以在整個起動過程中，積分調(diào)節(jié)器也沒能退出飽和，使得PI的輸出一直保持在限幅值上。而當(dāng)增加負(fù)載，速度降低，偏差增加，PI調(diào)節(jié)器仍維持在限幅值上，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不起作用。所以受到

22、擾動后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速回落不到原來的值。如果增加限幅值，又會使仿真結(jié)果如之前一樣。為此須對積分環(huán)節(jié)再加以改變。3. 使用積分帶限幅的PI調(diào)節(jié)器仿真下圖給出了積分帶限幅的PI調(diào)節(jié)器Simulink仿真模型。圖中不僅把PI調(diào)節(jié)器的比例部分和積分部分分開，對PI調(diào)節(jié)器的輸出設(shè)置上、下限幅，還要對積分設(shè)置上、下限幅。而且這種積分是積分環(huán)節(jié)本身所帶的。在Simulink環(huán)境下，這種積分限幅的實現(xiàn)需要雙擊積分模塊，在對話框中選中Limit output項，然后設(shè)置上、下限幅。上圖中 ASR限幅值為：上限10 下限-130ASR積分限幅值為：上限10 下限-10ACR限幅值為：上限100 下限-100ACR積分

23、限幅值為：上限10 下限-10由上圖可知，轉(zhuǎn)速超調(diào)量較少符合要求，但發(fā)現(xiàn)電流上升過快，且相應(yīng)的調(diào)節(jié)時間較長，而通過多次試驗發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)ASR的限幅值可以改變調(diào)節(jié)時間，但這樣將會使到最后電流過大。如下圖：上圖中 ASR限幅值為：上限40 下限-130ASR積分限幅值為：上限10 下限-10ACR限幅值為：上限100 下限-100ACR積分限幅值為：上限10 下限-10加入負(fù)載后，轉(zhuǎn)速，電流波形如下：上圖中 ASR限幅值為：上限10 下限-130ASR積分限幅值為：上限10 下限-10ACR限幅值為：上限100 下限-100ACR積分限幅值為：上限10 下限-10使用積分帶限幅的PI調(diào)節(jié)器Simuli

24、nk仿真模型的工作過程分三種情況：當(dāng)積分器未飽和和且比例加積分的和小于限幅值時，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)為線性的PI調(diào)節(jié)器；當(dāng)積分輸出未飽和而比例加積分的和大于限幅值時，調(diào)節(jié)器的輸出等于限幅值，積分器繼續(xù)積分；當(dāng)積分的輸出達(dá)到本身的限幅值時，其輸出便停止增長，調(diào)節(jié)器的輸出等于其限幅值。此時，如果輸入信號改變極性，比例積分調(diào)節(jié)器是從積分本身的限幅值開始退去飽和的。綜上，使用積分帶限幅的PI調(diào)節(jié)器能夠獲得最好的轉(zhuǎn)速，電流波形。九、總結(jié)一開始接觸這個課程設(shè)計時，覺得并不會很困難，無論是參數(shù)計算還是動態(tài)仿真都能在教材中找到相關(guān)的資料，再加上以前師兄、師姐的報告，覺得完成課設(shè)并不會需要太多時間。但在真正的設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)，參數(shù)的計算并不會太過復(fù)雜，只需要花一定時間，以認(rèn)真細(xì)致的態(tài)度對待就可以。而動態(tài)仿真過程中卻出現(xiàn)了一系列問題。由于教材中是介紹使用原理圖進(jìn)行仿真，于