李偉-直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制綜合實(shí)驗(yàn)

直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告報(bào)告人：李偉1.理論分析 21.1參數(shù)設(shè)置 21.2各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及理論響應(yīng)波形 2 21.2.2加入前饋環(huán)節(jié) 3 32.模型結(jié)果圖及仿真波形 52.1基礎(chǔ)電路搭建及參數(shù)設(shè)置 52.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 62.2.1DCmotor空載啟動(dòng) 62.2.2加入前饋環(huán)節(jié) 1.1參數(shù)設(shè)置Totalinertia:J=1:1.2各系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及理論響應(yīng)波形數(shù)上升過(guò)程，即i,=1A,只有這樣我們所研究的系統(tǒng)才是LTI系統(tǒng)，否則會(huì)是圖1.1圖1.2下面僅對(duì)K=10時(shí)進(jìn)行理論計(jì)算，其響應(yīng)曲線如下圖，分析其暫態(tài)指標(biāo)，并應(yīng)用根軌跡法分析其穩(wěn)定性及相角和幅值裕量：超調(diào)量：19.76%調(diào)整時(shí)間(△=2%):1.455s(2)根軌跡分析其穩(wěn)定性：RpafAistecondr)圖1.4從圖上可以看出，當(dāng)K值大于2.58時(shí)，系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)出現(xiàn)振蕩，當(dāng)K值大于90時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)正實(shí)部根，這會(huì)使系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而K=90系統(tǒng)將處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。(3)相角與幅值裕量：作開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的bode圖，如下：圖1.5從圖中可得，相角裕量為：84.2°幅值裕量：39dB系統(tǒng)擁有較好的暫態(tài)性能。2.模型結(jié)果圖及仿真波形2.1基礎(chǔ)電路搭建及參數(shù)設(shè)置BBFContinuouspowergula圖2.1基本電路×Implementsa(wound-fieldorpermanentmagnet)DCmachine.Forthewnund-fieldDCmachine,accessisprovidedtothefieldconnectionssothatthemachineeanbeusedasaseparatelyexcited,shunt-connectedoraConfiguratianParametersAdvancedAmatureresistanceandinductance[Ra(ohms)La()]10.60.0121Fieldresistanceandinductance[Rf(ohms)Lr(H)]24010]Field-armaturemutualindictanceLaf(l):1.810CoulombfrictiontorqInitialspeed(rad/s):0nitialfieldcurrent;02.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容AVf*a圖2.3空載啟動(dòng)電路圖中powergui(全稱PowerGraphicalUserInterface)模塊是分析電力系統(tǒng)模型有效的圖形化用戶接口工具，也是所搭建的模型可以正常仿真所必備的模塊。Ao圖2.4空載啟動(dòng)的轉(zhuǎn)速階躍響應(yīng)仿真結(jié)果可見(jiàn)，與理論分析所得到的響應(yīng)波形圖1.1相比較，兩者幾乎完全相同。注意，在上述仿真模型的參數(shù)設(shè)置中我們對(duì)勵(lì)磁電流的初始值做了跟符合實(shí)際的調(diào)整，即將其定為0。而在1.2中我們?yōu)榱撕?jiǎn)化計(jì)算將勵(lì)磁電流視為了恒定值1A,下面我們將用仿真結(jié)果來(lái)說(shuō)明，兩者之間的誤差是可以忽略的，即我們?cè)?.2中所作的近似是可以接受的。首先將參數(shù)重新設(shè)置，只需將Initialfieldcurrent改變?yōu)?A,其余不變，如下圖DCmachine(mask)(link)Implementsa(wound-fieldorpermanentmagnet)DCmachine.Forthewound-fieldDCmachine,accessisprovidedtothefieldconnectionssothatthemachineeanbeusedasaseparatelyexcited,series-comeetedDCmachine.Fieldresistanceandindictance[Rf(otms)Lr(H)][[24010]Field-armaturemutualinductanceLnf(H):1.80CoulombfrictiontorquenitialTieldcurrent;Tf(N.m)00106Gance!HelpLppl5圖2.5為驗(yàn)證1.2中所作近似的合理性而修改后的DCmotor參數(shù)修改參數(shù)后的仿真結(jié)果如下圖，圖2.6修改參數(shù)后的仿真結(jié)果圖2.4和圖2.6高度近似，我們選取其轉(zhuǎn)速上升至50的局部曲線繼續(xù)觀察，圖2.8圖2.7修改參數(shù)后(左)和修改參數(shù)前(右)的對(duì)比從圖2.7中可以看出，在1.2中我們所做的近似是完全可取的。因此，在下面的仿真分析過(guò)程中，我們?nèi)坎捎酶蠈?shí)際情況的參數(shù)設(shè)定，即由圖2.4可知，響應(yīng)曲線在1s時(shí)已經(jīng)接近穩(wěn)態(tài)值了，所以下面擬選擇以3s為間隔，逐次降低輸入電壓，觀察其轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，以繪制輸入電壓與空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線，其電路圖如下圖：BBDC.MachingContinuouspowergStep3=-40u(t-12),Va是一個(gè)VCVS由四個(gè)階躍信號(hào)疊加結(jié)果來(lái)控制，輸出電壓跟隨控制信號(hào)而變化，相同仿真結(jié)果如下：從仿真結(jié)果中我們可以得到對(duì)應(yīng)于輸入電壓240V、200V、160V、120V的空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速分別為132、112、89、67,作下圖：ranie(datsWrigheuemeomiAeeeBchreC#田山日□LmsamedalRol,t.=pl**p213100第#tnareFtvpe法R-amDFEAA我*uaVatrexinn.VaHainnLVafdatir圖2.10從擬合結(jié)果來(lái)看，w=Ua/1.9+0.545,與理論計(jì)算結(jié)果的w=Ua/1.8基本吻合?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著所取得電壓數(shù)越多，取樣點(diǎn)越多，擬合結(jié)果將會(huì)越趨向于理論值。2.2.2加入前饋環(huán)節(jié)BBDCMachinepowotguiGaunSteptL圖2.12與理論計(jì)算結(jié)果圖1.2對(duì)比，二者幾乎完全相同。2.2.3