直流調速系統(tǒng)的matlab仿真

1、一，轉速反饋控制直流調速系統(tǒng)的 matlab仿真1,基本原理：根據(jù)自動控制原理，將系統(tǒng)的被調節(jié)量作為反饋量引入系統(tǒng)， 與 給定量進行比較，用比較后的偏差值對系統(tǒng)進行控制， 可以有效地抑 制甚至消除擾動的影響，而維持被調節(jié)量很少變化或不變，這就是反 饋控制的基本作用。在負反饋基礎上的“檢查誤差，用以糾正誤差” 這一原理組成的系統(tǒng)，其輸出量反饋的傳遞途徑構成一個閉環(huán)回路， 因此被稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)。在直流系統(tǒng)中，被調節(jié)量是轉速，所構成 的是轉速反饋控制的直流調速系統(tǒng)。2,下圖是轉速負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)動態(tài)結構框圖各個環(huán)節(jié)的參數(shù)如下：直流電動機：額定電壓 U=220V,額定電流IdN=55A額定轉速 n

2、N=1000r/min ,電機電動勢常數(shù) G=0.192V?min/r。假定晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝置的放大系數(shù)Ks=44,滯后時間常數(shù)Ts=0.00167。電樞回路總電阻R=1Q,電樞回路電磁時間常數(shù)Tl=0.00167s ,電力拖動系統(tǒng)機電時間常數(shù)Tm=0.075$轉速反饋系數(shù) =0.01V?min/r對應的額定電壓U=10M在matlab的simulink里面的仿真框圖如下其中PI調節(jié)器的值暫定為Kp=0.56, 1/ ”11.43。3,仿真模型的建立：進入matlab ,單擊命令窗口工具欄的 simulink圖標，打開simulink模塊瀏覽器窗口，如下圖所示：0 Simul n

3、k Library Brov/scr回 SSQ 面; EnterLibrariesLtMary- 5mliinkSearch Results: (ra(i Most Frequently U&at，1 3-M SirnulmKr-ConimQril/llsed DlocktI- Continuous DiscontkiuliesDiscrete-Lo9ic:aid Bit Operations Lookup Tables-id aih Operationsr ModeUWide Utilities Porta & Subsystems- 3igjiaiqttiCuT2S Sign a I Ro

4、utingSinksSources?1, User-Defined Functkmsi Additional Math & Discrete Aerospace B!ocKiet Ccnmunications B o ckset Control System Toolbox 二 a/ Acquisit 陌 # To sib ox EDASimulatsr Link EntoeMed IDE Link Fuy LcgicTaclbgx Ggu 騏生 fikjct.set imageAccrdiartion 口olb口x bi arrument Control Tcalb axCammanly U

5、ssSi b0.60.56300.60.5611.431080.280.811.43630.280.8151520.23參照以上表格中的數(shù)據(jù)分析可知，改變 PI調節(jié)器的參數(shù)，可以得到快速響應的超調量不一樣，調節(jié)時間不一樣的響應曲線。各參數(shù)的圖形如下所示:參數(shù) Kp=0.25 , Ki=3的響應曲線,無超調，但是響應時間很長。參數(shù)Kp=0.56 , Ki=3的響應曲線,無超調，但是響應時間很長。參數(shù) Kp=0.56 , Ki=11.43的響應曲線，有超調，但是響應時間較短,1 ULJUSOLInn4 口口2001 口口口石口口4 口口1 2001 ODDUUDIhUO由口口&口口O . II 二

6、 HP1 OOO參數(shù) Kp=0.8 , Ki=11.43 的響應曲 線，有超調響應時間較短。tJTime： +Kp=0.8 , Ki=15的響應曲線, 史大，但是響應時間很短，快5,結論：由上面可知：比例參數(shù)的作用是加快系統(tǒng)的相應速度，積分參數(shù) 的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，使系統(tǒng)無靜差運行。轉速負反饋控制直流調速系統(tǒng)運用的是一個單閉環(huán)PI調節(jié)器,通過調節(jié)PI調節(jié)器的各項參數(shù)可以達到有靜差和無靜差調速，選擇 合適的參數(shù)既能達到合理的設計要求。二，異步電動機的仿真基本原理：異步電動機具有非線性、強耦合、多變量的性質，要獲得高動態(tài) 的調速性能，必須從動態(tài)的模型出發(fā)，分析異步電機的轉矩和磁鏈控 制規(guī)律

7、，研究高性能異步電動機的調速方案。 異步電機三相原始動態(tài) 模型相當復雜，分析和求解這組非線性方程很困難。 在實際應用中必 須予以簡化，簡化的方法就是坐標變換。不同的坐標系中電動機模型 等效的原則是：在不同坐標小繞組做產(chǎn)生的合成磁動勢相等。 當三相 繞組和兩相繞組產(chǎn)生的兩個旋轉磁動勢大小和轉速都相等時，即認為兩相繞組和三相繞組等效，這就是 3/2變換。異步電動機有四種方式的狀態(tài)方程，分別為：以 3-i s-6為狀 態(tài)變量的狀態(tài)方程（dp坐標系的狀態(tài)方程和能標系中的狀態(tài)方程） 以3-i s- 6 s為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程（dp坐標系的狀態(tài)方程和 建標 系中的狀態(tài)方程），其都是對異步電機的數(shù)學描述，在

8、進行異步電機 仿真時，沒有必要對四種狀態(tài)方程逐一進行，只要以一種為內核，在 外圍加上坐標變換和狀態(tài)變換，就可以得到在不同的坐標系下、不同 的狀態(tài)量的仿真結果。因此，以異步電機在建標系中3-i s-少為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程結構為核心，構建異步電動機的仿真模型。0c （3坐標系的狀態(tài)方程和動態(tài)結構圖。% B坐標系的狀態(tài)方程如下：輸出方程： TOC o 1-5 h z Y -2- 2r ：r ：其中，狀態(tài)變量：TX=切 中n iini-3 r Bi sai sP -輸入變量:T u s：U s TL電磁轉矩:Te(is：得到0c (3坐標系中的狀態(tài)方程如下所示:dnp,-jsqdtdsd ,sd is

9、d sJnpTJdtd sq _Risd+VdtRisqsddSddt LTsdCTsqRL RL. / vrr si . ( - )isd ( 1)sqLsLr_uSddSqdt LTsq 二sdRL RLi (isq ( 1LsLr轉子電磁時間常數(shù):Tr電動機漏磁系數(shù):L2mLsLr得到電機動態(tài)結構圖如下所示:以3-i S- 6 r為狀態(tài)變量在 B坐標系中的動態(tài)結構框圖3, 仿真模型的建立:把上述動態(tài)結構框圖在matlab的simulink中實現(xiàn)得到如下所示 的仿真框圖。其中各個環(huán)節(jié)的參數(shù)根據(jù)具體的電機參數(shù)調整。a座標系異步電動機仿真模型將上圖所示的異步電動機仿真模型進行封裝，得到下圖所示

10、的AC Motor 模塊。UsaFinPsirtoU5b1stT1AC MOTOR在進行異步電機仿真時還涉及到3/2變換模塊和2/3變換模塊,有3/2變換模塊和2/3變換模塊的變換矩陣: 3 TOC o 1-5 h z 22 J10_f 16f y -137 22_j_ _41-22.在matlab中實現(xiàn)這些模塊如下圖所示:對以上的模塊進行封裝就形成了如下的3/2變換模塊:UAUBUCSZtransfOTrn以下同理得到3/2變換模塊：91 unt：tled2 回 11113IA1 S1參匕IC_2_3tr目n京上面的各個模塊搭建完成以后就可以進行異步電動機的仿真了, 仿真電機的參數(shù)如下：R=1.85 Q , R=2.658 Q , Ls=0.2941H, Lr=0.2898H, U=0.2838H, np=2,J=0.1284N論2, U=380V, fN=50Hz通過這些數(shù)據(jù)可以算出仿真圖中各項增益的值，分別改變增益的值就可以進行異步電機的仿真了。異步電動機系統(tǒng)的仿真框圖如下：4敖惘帝由 f