運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告-轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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下載可編輯運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告——轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真對(duì)例題3.8設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真分析,仿真時(shí)間10s。具體要求如下:在一個(gè)由三相零式晶閘管供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,已知電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為:PN60kW,UN220V,IN308A,nN1000r/min,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=0.196V·min/r,主回路總電阻R=0.18Ω,變換器的放大倍數(shù)Ks=35。電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.012s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.12s,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)T0i=0.0025s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)T0n=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓(Un*)N=10V,調(diào)節(jié)器ASR,ACR飽和輸出電壓Uim*=8V,Ucm=7.2V。系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為:穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差,調(diào)速范圍D=10,電流超調(diào)量i≤5%,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n≤10%。試求:(1)確定電流反饋系數(shù)β(假設(shè)起動(dòng)電流限制在1.3I以?xún)?nèi))和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。N(2)試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器ACR.和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR。(3)在matlab/simulink仿真平臺(tái)下搭建系統(tǒng)仿真模型。給出空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分不限幅與限幅時(shí)的仿真波形(包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出),指出空載起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速波形的區(qū)別,并分析原因。(4)計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn。并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。(5)估算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間,并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。(6)在5s突加40%額定負(fù)載,給出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器限幅后的仿真波形(包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出),并對(duì)波形變化加以分析。.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯(一)實(shí)驗(yàn)參數(shù)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(dòng)機(jī):220V,136A,1460r/min,Ce=0.132Vmin/r,允許過(guò)載倍數(shù)λ=1.5;晶閘管裝置放大系數(shù):Ks=40;? 電樞回路總電阻:R=0.5Ω ;時(shí)間常數(shù):Ti=0.03s,Tm=0.18s;電流反饋系數(shù):β=0.05V/A(≈10V/1.5IN)。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=0.07Vmin/r(≈10V/nN),(二)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器,要求電流超調(diào)量 i5%要求轉(zhuǎn)速無(wú)靜差,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn≤10%。試按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器,并校驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量的要求能否得到滿(mǎn)足。2、計(jì)算過(guò)程(1)電流調(diào)節(jié)器1)確定時(shí)間常數(shù)整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts=0.0017s。電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi=2ms=0.002s。電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和,按小時(shí)間常數(shù)近似處理,取TΣi=Ts+Toi=0.0037s。2)選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)要求σi≤5%,并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)差,按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。用PI型電流.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯調(diào)節(jié)器。檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能: ,參看表3-2的典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能,各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。3)計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù):τi=Ti=0.03s。電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益:取KT=0.5,K0.50.5135.1IT0.0037iACR的比例系數(shù)為KiKR135.10.030.51.013Iis4)校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率ωci=KI=135.1s-1校驗(yàn)晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件11196.13T30.0017cis校驗(yàn)忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件313140.82TT0.180.03ciml校驗(yàn)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件1111180.83TT30.00170.002cis oi.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器1)確定時(shí)間常數(shù)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)。 由例題3-1,已取KITΣi=0.5,則1 2T 20.00370.0074sK iI轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)。根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況,取Ton=0.01s。轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理,取T 1 T0.00740.010.0174sn K on2)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選用PI調(diào)節(jié)器,W(s)Kn(ns1)ASRs3)計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) nh=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為hT50.01740.087sn n轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益Kh16396.4s2NnASR的比例系數(shù)為.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯Kn(h1)CT60.050.1320.1811.7emn4)檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為 KNK396.40.08734.5s1cn N n1電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件1KI1135.163.73T30.0037cni滿(mǎn)足簡(jiǎn)化條件轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件1KI1135.138.73T30.01cnon 滿(mǎn)足簡(jiǎn)化條件5)計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容R040kR K R 11.740468knn0n0.087取470kΩC0.185106F0.185FnR470103取0.2μFnC4T40.01F1Fon1106onR401030取1μF6)校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時(shí),由表3-4查得,σn%=37.6%不能,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上,由于表3-4.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯是按線(xiàn)性系統(tǒng)計(jì)算的,而突加階躍給定時(shí),ASR飽和,不符合線(xiàn)性系統(tǒng)的前提,應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。(三)仿真分析對(duì)設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,其中電流調(diào)節(jié)器輸出限幅7.37V。電流調(diào)節(jié)器輸出與積分同時(shí)限幅。仿真時(shí)間10s。1、在matlab8/simulink仿真平臺(tái)下搭建系統(tǒng)仿真模型,給出仿真模型貼圖。2、給出空載起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分不限幅與限幅時(shí)的仿真波形(包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出、電流調(diào)節(jié)器輸出),指出空載起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速波形的區(qū)別,并給出原因。(1)不限幅:轉(zhuǎn)速和電流.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯ASR輸出與積分部分輸出ACR輸出.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯(2)限幅時(shí):轉(zhuǎn)速和電流.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯ASR輸出與積分部分輸出ACR輸出.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯空載起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速波形的區(qū)別:限幅時(shí)轉(zhuǎn)速超調(diào)量較小。如果轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器沒(méi)有飽和限幅的約束,調(diào)速系統(tǒng)可以在很大范圍內(nèi)線(xiàn)性工作,則雙閉環(huán)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速過(guò)度過(guò)剩會(huì)產(chǎn)生很大的超調(diào)量。3、估算電動(dòng)機(jī)帶40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn。并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。估算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間,并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn:%(CnCnTmax%)b2(max%)(z)NnnCn*Cn*Tbbm=6.09%空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間:=0.132*0.18*1460/(1.5*136*0.5)=0.34S仿真約為0.6秒,存在較大誤差4、在5s突加40%額定負(fù)載,給出仿真波形(包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出、電流調(diào)節(jié)器輸出),并對(duì)波形變化加以分析。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯在5s突加40%額定負(fù)載,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出突變,最后穩(wěn)定值變大。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出在5s突加40%額定負(fù)載,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分部分輸出突變,最后穩(wěn)定值變大。.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯轉(zhuǎn)速和電流在5s突加40%額定負(fù)載,轉(zhuǎn)速有波動(dòng),但很快恢復(fù)原先穩(wěn)定值。電流突變,穩(wěn)定值增大。ACR輸出在5s突加40%額定負(fù)載,ACR輸出突變,穩(wěn)定值增大。.專(zhuān)業(yè).整理.下載可編輯(四)實(shí)驗(yàn)小結(jié)首先我認(rèn)為最讓我有收獲的是在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了達(dá)到設(shè)計(jì)目的對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)的分析。從選擇電路元件,電路的分析和計(jì)算,調(diào)試和撰寫(xiě)報(bào)告,無(wú)不親歷而為。這次設(shè)計(jì)用的是matlab軟件,由于matlab軟件在之前的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中都運(yùn)用過(guò),所以

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