直流調(diào)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真

直流調(diào)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真一閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)介紹圖1閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)―電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)1.雙臂環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速的基本原理:ASR（速度調(diào)節(jié)器）根據(jù)速度指令Un*和速度反饋Un的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，其輸出是電流指令的給定信號Ui*（對于直流電動機來說，控制電樞電流就是控制電磁轉(zhuǎn)矩，相應(yīng)的可以調(diào)速）。ACR（電流調(diào)節(jié)器）根據(jù)Ui*和電流反饋Ui的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，其輸出是UPE（功率變換器件的）的控制信號Uc。進(jìn)而調(diào)節(jié)UPE的輸出，即電機的電樞電壓，由于轉(zhuǎn)速不能突變，電樞電壓改變后，電樞電流跟著發(fā)生變化，相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩也跟著變化，由Te-TL=Jdn/dt,只要Te與TL不相等轉(zhuǎn)速n變會相應(yīng)的變化。整個過程到電樞電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡，n不變后，達(dá)到穩(wěn)定。

2.系統(tǒng)設(shè)計(1)電流調(diào)節(jié)器設(shè)計電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器WACR根據(jù)典型I系統(tǒng)設(shè)計可以得到:二T二0.025s斤二T+T二0.0017+0.002二0.0037sTRVi乙2TRVi乙20KT*

s乙i°.°25%°.°8 二1.242x0.0095x23x0.0037(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計轉(zhuǎn)速的超調(diào)與動態(tài)速降均可由抗擾指標(biāo)衡量，而抗擾指標(biāo)以典型II系統(tǒng)為佳，因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，按典型II系統(tǒng)設(shè)計，取h=5。

設(shè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為:ASRnTS根據(jù)典型II系統(tǒng)設(shè)計可以得到：nTn二Tn二5x0.0174二0.087sTz二Tz二2TV乙i+T二2x0.0037+0.01二0.0174sfnn 2h卩n 2h卩CTTZ6x0.0095x0.185x0.8 ,=60.62x5x0.01x0.08x0.0174三.雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)仿真1.基于數(shù)學(xué)模型的雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)仿真TransferFcn2TransferFcn2圖3雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)仿真模型仿真參數(shù)選擇，ode23;仿真時間Starttime設(shè)為0，Stoptime設(shè)為10,其他設(shè)置可以參考開環(huán)系統(tǒng)仿真設(shè)置。電樞電流和電機轉(zhuǎn)速輸出曲線圖4電樞電流和電機轉(zhuǎn)速輸出曲線2.基于電氣原理圖的雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)仿真TransferFcn2圖5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置系數(shù)系數(shù)11.5;圖7基于電氣原理圖的雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真結(jié)果

3.仿真結(jié)果分析本文以一臺實際的他勵直流電動機為被控制對象，直流電動機主要參數(shù)為：額定功率P=5hp，額定電壓U=240V,額定電樞電流I=16.2A,額定轉(zhuǎn)速N N Nn=1220r/min，電樞電阻R=0.6Q，電感L=0.012H，勵磁電阻R=2400，勵磁r a a f電感L=120H，互感L=1.8H。f af為了驗證轉(zhuǎn)速環(huán)模糊控制器的準(zhǔn)確性，本文對角速度的階躍響應(yīng)特性進(jìn)行了仿真；為了比較模糊控制器在電機參數(shù)變化或負(fù)載突變時的控制效果，本文分別對轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)、電樞電阻變化以及負(fù)載突變時的響應(yīng)特性進(jìn)行了仿真研究，并將仿真結(jié)果與轉(zhuǎn)速環(huán)采用常規(guī)PID控制器的情況進(jìn)行了比較。(1)角速度的階躍響應(yīng)特性給定系統(tǒng)的階躍輸入角速度 80rad/s，通過調(diào)節(jié)比例因子(K=10，eK=0.1,K=100)，得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速階躍響應(yīng)曲線如圖8所示，此時的電樞電流響ec u應(yīng)曲線如圖9所示。從仿真曲線中可以看出，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的模糊控制效果令人滿意。圖8轉(zhuǎn)速角速度階躍響應(yīng)曲線HV$HV$圖9電樞電流響應(yīng)曲線(2)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)特性圖10和圖11為轉(zhuǎn)子角速度給定值從40rad/s變化到80rad/s的轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線和電樞電流響應(yīng)曲線，其中標(biāo)識1、標(biāo)識2分別表示轉(zhuǎn)速環(huán)采用常規(guī)PID控制和模糊控制時的仿真