直流调速系统仿真.doc

直流调速系统仿真

目录

一．直流调速系统仿真

1.开环直流调速系统的仿真

2.单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真

3.单闭环无静差转速负反馈调速系统的建模与仿真

4.单闭环电流截止转速负反馈调速系统的建模与仿真

5.单闭环电压负反馈调速系统的建模与仿真

6．单闭环电压负反馈和带电流正反馈调速系统的建模与仿真

7.单闭环转速负反馈调速系统定量仿真

8.双闭环直流调速系统定量仿真

9.PWM直流调速系统仿真

二．双闭环直流调速系统

1双闭环直流调速系统的工作原理

1.1双闭环直流调速系统的介绍

1.2双闭环直流调速系统的组成

1.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性

1.4双闭环直流调速系统的数学模型

2系统设计方法及步骤

2.1系统设计的一般原则

2.2电流环设计

2.2.1确定时间常数

2.2.2选择电流调节器结构

2.2.3选择电流调节器参数

2.2.4校验近似条件

2.3转速环设计

2.3.1确定时间常数

2.3.2选择转速调节器结构

2.3.3选择转速调节器参数

2.3.4校验近似条件

三．Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析

3.1Matlab和Simulink简介

3.2 Matlab建模与仿真

3.3电流环的MA TLAB计算及仿真

3.3.1电流环校正前后给定阶跃响的MA TLAB计算及仿真

3.3.2绘制单位阶跃扰动响应曲线并计算其性能指标

3.3.3单位冲激信号扰动的响应曲线

3.3.4电流环频域分析的MA TLAB计算及仿真

3.4转速环的MA TLAB计算及仿真

3.4.1转速环校正前后给定阶跃响应的MA TLAB计算及仿真

3.4.2绘制单位阶跃信号扰动响应曲线并计算其性能指标

3.4.3单位冲激信号扰动的响应曲线

3.4.4转速环频域分析的MA TLAB计算及仿真

4V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图

摘要

直流调速系统有多种调速方法，各种方法各有优缺点。就性能而言，闭环性能优于开环，双闭环性能优于单闭环，然而对于实际系统，还要考虑系统的成本和复杂性，因此各种方法都有一定的适应场合。本次实习报告充分地分析了各种调速方法的性能，通过仿真的方法，能够充分分析不同调速方法在不同给定，不同干扰，系统的输出变化，从而把握不同调速方法的优缺点和适用场合。本次实习充分利用Matlab中的Simulink环境下的系统模型仿真功能，还利用了Matlab进行了频域分析等。

一．直流调速系统的仿真

1 开环直流调速系统的仿真

开环直流调速系统，既无反馈控制的直流调速系统，调节控制电压就可以改变电动机转速。

1.如图所示为开环直流调速系统的仿真模型

图中step为负载在2秒时负载由50变成100

2.仿真结果：

从仿真结果看，转速很快上升，当在2秒负载由50变成100时，由

于开环无法起调节作用，转速下降。

2 单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真1.如图所示为单闭环有静差转速负反馈仿真模型

2．仿真结果：

从仿真结果看，转速很快达到稳态，当在2秒负载由50变成100时，由于比例起调节作用，系统快速调节，使转速快速上升到稳态值。

3 单闭环无静差转速负反馈调速系统的建模与仿真1.如图所示为单闭环无静差转速负反馈仿真模型

2．仿真结果：

从仿真结果看，当在2秒负载由50变成100时，转速下降，由于PI 调节器起调节作用，使转速上升到稳态值，但调节速度比比例调节器慢。

4 单闭环电流截止转速负反馈调速系统的建模与仿真

1.如图所示为单闭环电流截止转速负反馈仿真模型

2.仿真结果

从仿真结果看，电枢电流始终小于120A（由于电流比较器设定值为120A），由于限制了启动电流，所以单闭环转速负反馈相比较可以看出，电动机到达稳态的时间变长了。

5 单闭环电压负反馈调速系统的建模与仿真

由于单闭环转速负反馈，在实际应用中其安装与维护都比较麻烦，所以采用电压负反馈。

1.如图所示为单闭环电压负反馈仿真模型

2.仿真结果

从仿真结果看，其转速很快达到稳态，但电流在稳态后有脉动。

6 单闭环电压负反馈和带电流正反馈调速系统的建模与仿真

虽然在实际中，单闭环电压负反馈较方便，但这种系统只能维持电动机端电压恒定，而不能抑制电动机电枢电阻压降引起的静态速降，所以加电流正反馈。

1.如图所示为单闭环电压负反馈和带电流正反馈仿真模型

2.仿真结果

从仿真结果看，其稳态转速比电压反馈高，所以其可以减少稳态速降。

7 单闭环转速负反馈调速系统定量仿真

1.如图所示为单闭环转速负反馈仿真模型

主要参数设置：如图PI调节器：kp=2，ki=3；

电动机参数如图：其励磁电压Uf=240伏，

励磁电阻Rf=120欧姆。

2.仿真结果

从仿真结果看，当给定电压为9.5V时，电动机工作在额定转速1360rad/s附近，电枢电流接近136A，从而说明参数设置合理。

8 双闭环直流调速系统定量仿真

1.电流环仿真模型：

主要参数设置：WCR中的kp=1.013,ki=1/0.03,

非线性模块：限幅值为【-10 10】