運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)報(bào)告單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)報(bào)告一一單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)號(hào):0504220110姓名:楊娟一?實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試深入領(lǐng)會(huì)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性,并掌握控制系統(tǒng)的調(diào)試方法。二?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果：轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性為：KKU*-1RKKU* IRn二 p_snd 二——p_s——d=n—AnC(1+KKa/C)C(1+K) C(1+K)曲ce pse e eKKaps其中 C 為閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)e要求輸入信號(hào)un*為階躍信號(hào)，初值為0,終值為30,階躍起始時(shí)刻為0時(shí)刻；負(fù)載電流為斜坡信

號(hào)，斜率為1，起始時(shí)間為0,初始輸出為0。仿真時(shí)間不小于20秒。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使得該

閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為有靜差系統(tǒng)，理想空載轉(zhuǎn)速為800r/min，并計(jì)算其在Id=15時(shí)的閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)轉(zhuǎn)速

降落。即nocl=800r/min，又圖中給出了Ks=30,U*=30V,a=0.02,Ce=0.127，代入方程得到參數(shù)

n轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性aKp=0.2419。其結(jié)構(gòu)圖及仿真的靜特性。如下：轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性a轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載電流的增加線性下降，正好滿足靜特性方程的特點(diǎn)。當(dāng)負(fù)載電流Id=15時(shí)，代入靜特性方程得靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落為Ancl=165.4r/min電壓負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電壓負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性為：KKU*RIRIn=psn— p^-d—C(1+K)C(1+K)Ce e e其中K=YKpKs為閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)。

輸入信號(hào)參數(shù)與上面的一樣，同時(shí)理想空載轉(zhuǎn)速nocl=800r/min，又圖中給出了Ks=30,U*=30V,nY=0.157,Ce=0.127,代入方程得到參數(shù)Kp=0.2419。其結(jié)構(gòu)圖及仿真的靜特性。如下：UnaUnaClocktime單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析結(jié)構(gòu)圖單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線Clocktime單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析結(jié)構(gòu)圖單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線電壓負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 電壓負(fù)反饋單速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性由靜特性方程可以看出轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電壓負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性之間的區(qū)別：與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相比，電壓負(fù)反饋把被反饋環(huán)內(nèi)包圍的整流裝置的內(nèi)阻等引起的靜態(tài)速降減小到1/(1+K),由電樞電阻引起的速降RdId/Ce仍和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)一樣。電壓負(fù)反饋實(shí)際上是一個(gè)自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)，擾動(dòng)量Rdld不在反饋環(huán)包圍之內(nèi)。同樣由電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁變化所造成的擾動(dòng)，電壓反饋也無(wú)法克服。因此，電壓負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能比帶同樣放大器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)要差一些。兩次實(shí)驗(yàn)的靜特性仿真圖比較。與理論相符?？梢?jiàn)，與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相比，同樣參數(shù)的的電壓負(fù)反饋系統(tǒng)的靜特性曲線的下降速度更快，即其機(jī)械特性較軟。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析。輸入信號(hào)Un*為階躍信號(hào)，初值為0,終值為7,階躍起始時(shí)刻為0時(shí)刻；干擾信號(hào)Idl為階躍信號(hào)，初值為2,終值為8,階躍起始時(shí)刻為4。仿真時(shí)間不小于8秒。設(shè)計(jì)速度控制器ASR,控制器考慮限幅,ASR限幅±7,要求系統(tǒng)輸出量轉(zhuǎn)速n的響應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間小于3秒，超調(diào)量小于10%，系統(tǒng)無(wú)靜差；設(shè)置控制器ASR的參數(shù)Kp=18,Ki=0.1,限幅為7V。Un*=7V。2500200015001000500動(dòng)態(tài)特性分析可以局部放大起始和干擾時(shí)刻的特性曲線分析求解。起始時(shí)刻，啟動(dòng)分析對(duì)4s時(shí)干擾的動(dòng)態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)為2270r/min,啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)整時(shí)間約為1.5s，滿足系統(tǒng)轉(zhuǎn)速n調(diào)整時(shí)間小于3s的要求。超調(diào)量為9.25%，滿足超調(diào)小于10%的要求。當(dāng)4s時(shí)加入干擾信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)調(diào)整時(shí)間約為0.8s，滿足調(diào)整時(shí)間小于3s的要求。并且從圖中可以看出系統(tǒng)無(wú)靜差。其余各項(xiàng)性能指標(biāo)的仿真曲線如下誤差Udn控制器ASR輸出量Uct電流Id1誤差Udn控制器ASR輸出量Uct電流Id1控制器ACR輸出量Ud三.實(shí)驗(yàn)分析及總結(jié)由以上三個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的仿真試驗(yàn)得出結(jié)論，轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一種最簡(jiǎn)單的反饋控制系統(tǒng)，具有反饋控制的基本規(guī)律，它應(yīng)用的比例調(diào)節(jié)器是一種有靜差的控制系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)放大系數(shù)K對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能有很大影響。K值越大，穩(wěn)態(tài)性能越好。閉環(huán)系統(tǒng)絕對(duì)服從于給定輸入。而且能對(duì)被包圍在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)的一切主通道上的擾動(dòng)有效地加以抑制。而對(duì)給定電源和反饋檢測(cè)元件中的誤差無(wú)力克服。而電壓負(fù)反饋只能維持電動(dòng)機(jī)端電壓恒定，而對(duì)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻壓降引起的靜態(tài)速降不能予以抑制。即電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)速降比相同放大系數(shù)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)要大一些，穩(wěn)態(tài)性能要差一些。并且電壓負(fù)反饋不能對(duì)電動(dòng)機(jī)及其之后的負(fù)載的變化起調(diào)節(jié)作用。但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在一些對(duì)性能要求不高的場(chǎng)合，