運動控制系統(tǒng)仿真實驗報告-轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真

運動掌握系統(tǒng)仿真試驗報告——雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真3.8設(shè)計的雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計和仿真分析,10s。具體要求如下：PN

60kW, UN

220V, IN

308A, nN

1000r/min,電動勢系數(shù)Ce

=0.196V·min/r,R=0.18Ω,變換器的放大倍數(shù)Ks

=35。電磁時間常數(shù)Tl

=0.012s,機電時間常數(shù)Tm

=0.12s,電流反響濾波時間常數(shù)T0i

=0.0025s,轉(zhuǎn)速反響濾波時間常數(shù)T =0.015sU*)

=10V,調(diào)整器ASACR飽和輸出電壓

*=8V,U0n n N=7.2V。

im cmD=10,電流超調(diào)量≤5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)i速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤10%。試求：n確定電流反響系數(shù)β(假設(shè)起動電流限制在1.3IN以內(nèi))和轉(zhuǎn)速反響系數(shù)α。試設(shè)計電流調(diào)整器ACR.和轉(zhuǎn)速調(diào)整器ASR。在matlab/simulink仿真平臺下搭建系統(tǒng)仿真模型。給出空載起動到額定轉(zhuǎn)速過程中轉(zhuǎn)〔器積分局部輸出，指出空載起動時轉(zhuǎn)速波形的區(qū)分，并分析緣由。計算電動機帶40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn。并與仿真結(jié)果進(jìn)展比照分析。估算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間，并與仿真結(jié)果進(jìn)展比照分析。5s40%額定負(fù)載，給出轉(zhuǎn)速調(diào)整器限幅后的仿真波形〔包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)整器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)整器積分局部輸出，并對波形變化加以分析?！惨弧吃囼瀰?shù)直流電動機：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r，允許過載倍數(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 ；時間常數(shù)：Ti=0.03s，Tm=0.18s；=0.05V/〔10V/1.N。轉(zhuǎn)速反響系數(shù)=0.07Vmin/〔10V/n，〔二〕試驗設(shè)計1、設(shè)計要求設(shè)計電流調(diào)整器，要求電流超調(diào)量i5%要求轉(zhuǎn)速無靜差，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn≤10%。試按工程設(shè)計方法設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)整器，并校驗轉(zhuǎn)速超調(diào)量的要求能否得到滿足。2、計算過程電流調(diào)整器1〕確定時間常數(shù)sT=0.0017s。sT

=2ms=0.002s。oi。Σi 電流環(huán)小時間常數(shù)之和，按小時間常數(shù)近似處理，取T=T+Toi=0.0037s。2Σi σi≤5%I型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)整器。用PI型電流調(diào)整器。檢查對電源電壓的抗擾性能： ，3-2的典型I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標(biāo)都是可以承受的。計算電流調(diào)整器參數(shù)電流調(diào)整器超前時間常數(shù)：τ=T=0.03s。i iiΣiKT=0.5，iΣi0.5TK TIi

0.50.0037

135.1ACR的比例系數(shù)為K KK Ii

R135.10.030.5

1.013i Ks

400.05校驗近似條件電流環(huán)截止頻率ω=K=135.1s-1ci I校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件1 1 196.1 3T 30.0017 cis校驗無視反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件1TTml1TTml10.180.03

40.82 ci校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件1 13 1 13 TTsoi

180.8 10.001710.00170.002轉(zhuǎn)速調(diào)整器確定時間常數(shù)I電流環(huán)等效時間常數(shù)。 由例題3-1，已取KTI

=0.5，則Σi12TK I

20.00370.0074s轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)。依據(jù)所用測速發(fā)電機紋波狀況，取Ton=0.01s。轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。按小時間常數(shù)近似處理，取T 1T

0.00740.010.0174sn K onI，

K(

s1)選用PI調(diào)整器

W (s) n n

ASR snh=5，則ASR的超前時間常數(shù)為 hTn n

50.01740.087s轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益h1 6K N 2h2T n

396.4s22520.01742ASR的比例系數(shù)為(h1)CT 60.050.1320.18K n 2hRT

m 11.7250.0070.50.0174n檢驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為N K KN

396.40.08734.5s1cn N n11 K3 TI1 K3 TIi1 135.13 0.0037

cn滿足簡化條件轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件1 K3 TIon1 135.13 0.01 1 K3 TIon1 135.13 0.01計算調(diào)整器電阻和電容

滿足簡化條件取R 40k0R KRn n 0

11.740468k 0.087

470kΩC nn Rn

0.185106F0.185F470103

0.2μF4TC on R0

40.01 1106F1F40103

1μF校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量h=53-4查得，σn%=37.6%，不能滿足設(shè)計要求。實際上，由于表3-4是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)當(dāng)按ASR退飽和的狀況重計算超調(diào)量?！踩撤抡娣治鰧υO(shè)計的雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)展仿真分析,其中電流調(diào)整器輸出限幅7.37V10s。1、matlab8/simulink仿真平臺下搭建系統(tǒng)仿真模型，給出仿真模型貼圖。2、給出空載起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)整器積分局部不限幅與限幅時的仿真波形〔包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)整器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)整器積分局部輸出、電流調(diào)整器輸出，指出空載起動時轉(zhuǎn)速波形的區(qū)分，并給出緣由。不限幅：轉(zhuǎn)速和電流ASR輸出與積分局部輸出ACR輸出限幅時：轉(zhuǎn)速和電流ASR輸出與積分局部輸出ACR輸出生很大的超調(diào)量。3、40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn分析。估算空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間，并與仿真結(jié)果進(jìn)展比照分析。：40%額定負(fù)載起動到最低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σ：nC n C n T%( max%) b2( N nn C n* Cb b

n* Tm=6.09%空載起動到額定轉(zhuǎn)速的時間：=0.132*0.18*1460/(1.5*136*0.5)=0.34S0.64、5s40%額定負(fù)載，給出仿真波形〔包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)整器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)整器積分局部輸出、電流調(diào)整器輸出，并對波形變化加以分析。轉(zhuǎn)速調(diào)整器輸出5s40%額定負(fù)載,轉(zhuǎn)速調(diào)整器輸出突變，最終穩(wěn)定值變大。轉(zhuǎn)速調(diào)整器積分局部輸出5s40%額定負(fù)載，轉(zhuǎn)速調(diào)整器積分局部輸出突變，最終穩(wěn)定值變大。轉(zhuǎn)速和電流5s40%額定負(fù)載，轉(zhuǎn)速有波動，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5