自动控制直流电机simulink仿真
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自控综合实验报告
空载启动的分析
50100150
200250300350400
050100150
200
250
Ua(V)
N (r /s )
输入电压与空载稳定转速曲线
由图可见当无扰动转矩，直流电机空载启动时，稳定转速与电枢输入电压呈线性关系
空载启动时直流电机的输入电压与转速的传递函数：270
50150
2
++=S S S G ）
（
实际仿真空载启动曲线
传递函数空载启动曲线可见实际仿真响应曲线与传递函数响应曲线基本一致
扰动转矩与转速传递函数270
50)
50()(2+++-=
S S S S G
3s 时加入扰动转矩时实际仿真曲线
3s时加入扰动转矩时传递函数曲线
由图可见，加入扰动转矩后实际仿真曲线与传递函数曲线基本一致
加入反馈环节的仿真与分析
01234
5678910
20406080100120140160180t/s
N (r /s )
K=10空载转速变化曲线
无扰动转矩空载启动：
超调量=32.32% 峰值时间=0.4602s 调节时间ts=1.4774s
01234
5678910
20406080100120140160180t/s
N (r /s )
K=10转速变化曲线
0时刻加入扰动转矩TL=100：
超调量=33.36% 峰值时间=0.4728s 调节时间ts=1.4927s
1234
5678910
050100150
200
250
t/s
N (r /s )
K=50空载转速变化曲线
系统处于临界稳定状态
1234
5678910
050100150
200
250
t/s
N (r /s )
K=50转速变化曲线
系统处于临界稳定状态
01234
5678910
-3
-2
-1
1
2
3
x 10
t/s
N (r /s )
K=90空载转速变化曲线
系统已经失稳
1234
5678910
-3-2-101
2
3
4
x 10
9
t/s
N (r /s )
K=90转速变化曲线
系统已经失稳
1234
5678910
-1.5
-1-0.50
0.5
1
x 10
t/s
N (r /s )
K=100空载转速变化曲线
系统已经失稳
1234
5678910
-1.5
-1-0.50
0.5
1
x 10
11
t/s
N (r /s )
K=100转速变化曲线
系统已经失稳
系统根轨迹图像
-140
-120-100-80-60-40-200204060
-100-80-60-40-20020406080100Root Locus
Real Axis (seconds -1)
I m a g i n a r y A x i s (s e c o
n d s -1)
当系统处于临界稳定时，K=50.4782
K=10时内奎斯特曲线
-2
-1.8-1.6-1.4-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.20
-30-20
-10
10
20
30
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
幅值裕量Kg=5.0000 相角裕量=33.9366°
-10-9-8-7-6-5
-4-3-2-10-150-100
-50
50
100
150
Nyquist Diagram
Real Axis I m a g i n a r y A x i s
幅值裕量Kg=1.0000 相角裕量=9.6068e-06°
K=90时内奎斯特曲线
-18-16-14-12-10-8-6-4-20
-250-200
-150
-100
-50
050100
150
200
250
Nyquist Diagram
Real Axis I m a g i n a r y A x i s
幅值裕量Kg=0.5556 相角裕量=-10.7520°
-20-18-16-14-12-10
-8-6-4-20-300-200
-100
100
200
300
Nyquist Diagram
Real Axis I m a g i n a r y A x i s
幅值裕量Kg=0.5000 相角裕量=-12.6189°
由传递函数理论分析可见，当K=50时，系统已处于临界稳定状态，nyquist 曲线显示已经没有幅值裕量和相角裕量，实际仿真曲线当k=50时也已处于临界稳定状态，所以传递函数与实际仿真曲线符合的很好，但临界稳定工程上已处于不稳定状态，所以工程上搭建系统时一定要有较大的幅值裕量和相角裕量才能保证系统的稳定性。