運動控制系統(tǒng)試驗報告單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)

運動控制系統(tǒng)試驗報告一一單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)學號:0504220110姓名:楊娟一?實驗目的:通過實驗了解單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的結構和工作原理，通過系統(tǒng)調試深入領會系統(tǒng)的動靜態(tài)特性,并掌握控制系統(tǒng)的調試方法。二?實驗內容及結果：轉速負反饋的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)。轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(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)的開環(huán)放大系數(shù)e要求輸入信號un*為階躍信號，初值為0,終值為30,階躍起始時刻為0時刻；負載電流為斜坡信

號，斜率為1，起始時間為0,初始輸出為0。仿真時間不小于20秒。設計轉速調節(jié)器的參數(shù)，使得該

閉環(huán)直流調速系統(tǒng)為有靜差系統(tǒng)，理想空載轉速為800r/min，并計算其在Id=15時的閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)轉速

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轉速負反饋單速度閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性aKp=0.2419。其結構圖及仿真的靜特性。如下：轉速負反饋單速度閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性a轉速負反饋的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖如圖所示，電動機轉速隨著負載電流的增加線性下降，正好滿足靜特性方程的特點。當負載電流Id=15時，代入靜特性方程得靜態(tài)轉速降落為Ancl=165.4r/min電壓負反饋的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)電壓負反饋單閉環(huán)調速系統(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)的開環(huán)放大系數(shù)。

輸入信號參數(shù)與上面的一樣，同時理想空載轉速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。其結構圖及仿真的靜特性。如下：UnaUnaClocktime單閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)性能分析結構圖單閉環(huán)調速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線Clocktime單閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)性能分析結構圖單閉環(huán)調速系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線電壓負反饋的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖 電壓負反饋單速度閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性由靜特性方程可以看出轉速負反饋和電壓負反饋的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性之間的區(qū)別：與轉速負反饋相比，電壓負反饋把被反饋環(huán)內包圍的整流裝置的內阻等引起的靜態(tài)速降減小到1/(1+K),由電樞電阻引起的速降RdId/Ce仍和開環(huán)系統(tǒng)一樣。電壓負反饋實際上是一個自動調壓系統(tǒng)，擾動量Rdld不在反饋環(huán)包圍之內。同樣由電動機勵磁變化所造成的擾動，電壓反饋也無法克服。因此，電壓負反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能比帶同樣放大器的轉速負反饋系統(tǒng)要差一些。兩次實驗的靜特性仿真圖比較。與理論相符?？梢?，與轉速負反饋相比，同樣參數(shù)的的電壓負反饋系統(tǒng)的靜特性曲線的下降速度更快，即其機械特性較軟。單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的動態(tài)性能分析。輸入信號Un*為階躍信號，初值為0,終值為7,階躍起始時刻為0時刻；干擾信號Idl為階躍信號，初值為2,終值為8,階躍起始時刻為4。仿真時間不小于8秒。設計速度控制器ASR,控制器考慮限幅,ASR限幅±7,要求系統(tǒng)輸出量轉速n的響應調節(jié)時間小于3秒，超調量小于10%，系統(tǒng)無靜差；設置控制器ASR的參數(shù)Kp=18,Ki=0.1,限幅為7V。Un*=7V。2500200015001000500動態(tài)特性分析可以局部放大起始和干擾時刻的特性曲線分析求解。起始時刻，啟動分析對4s時干擾的動態(tài)調整轉速穩(wěn)定時為2270r/min,啟動時轉速調整時間約為1.5s，滿足系統(tǒng)轉速n調整時間小于3s的要求。超調量為9.25%，滿足超調小于10%的要求。當4s時加入干擾信號時，系統(tǒng)調整時間約為0.8s，滿足調整時間小于3s的要求。并且從圖中可以看出系統(tǒng)無靜差。其余各項性能指標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.實驗分析及總結由以上三個調速系統(tǒng)的結構的仿真試驗得出結論，轉速閉環(huán)調速系統(tǒng)是一種最簡單的反饋控制系統(tǒng)，具有反饋控制的基本規(guī)律，它應用的比例調節(jié)器是一種有靜差的控制系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K對閉環(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)絕對服從于給定輸入。而且能對被包圍在負反饋環(huán)內的一切主通道上的擾動有效地加以抑制。而對給定電源和反饋檢測元件中的誤差無力克服。而電壓負反饋只能維持電動機端電壓恒定，而對電動機的電樞電阻壓降引起的靜態(tài)速降不能予以抑制。即電壓負反饋調速系統(tǒng)的靜態(tài)速降比相同放大系數(shù)的轉速負反饋系統(tǒng)要大一些，穩(wěn)態(tài)性能要差一些。并且電壓負反饋不能對電動機及其之后的負載的變化起調節(jié)作用。但由于其結構簡單，在一些對性能要求不高的場合，