1、單閉環無靜差轉速負反饋直流調速系統 電氣與控制工程學院 自動化1005班 楊濤 1006050523 單閉環無靜差轉速負反饋調速系統的建模與仿真一、 設計指標和要求控制對象電機參數為：調速系統的基本數據如下:晶閘管三相橋式全控整流電路供電的雙閉環直流調速系統,直流電動機:220V,136A,1460r/min,電樞電阻Ra=0.2,允許過載倍數= 1.5;電樞回路總電阻:R= 0.5,電樞回路總電感:L= 15mH,電動機軸上的總飛輪力矩:GD2= 22.5N·m2,晶閘管裝置:放大系數Ks=40 ,轉速反饋系數:=0.007Vmin/r ,Ton=0.01s設計要求:(1)穩態指標

2、:轉速無靜差;(2)動態指標:空載起動到額定轉速的轉速超調量n10%。二、 設計思路根據設計要求，單閉環轉速負反饋調速系統，采用PI控制器，可以保證統穩態速度無靜差。比例控制的直流調速系統可以獲得比開環調速系統硬得多的穩態特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調速范圍；積分控制可以使系統在無靜差的情況下保持恒速運行，實現無靜差調速。PI控制綜合了比例控制和積分控制的優點：比例部分能迅速響應控制作用，積分部分則最終消除穩態誤差。在設計PI調節器時，如何選擇參數和，關鍵在于及要求PI控制調速系統的穩定性好，又要求系統的快速性好，同時還要求穩態精度高和抗干擾性能好。三、 主電路比例積分控制的直

3、流調速系統的仿真框圖四、 數據參數：1.轉速反饋濾波時間常數。2.選擇ASR結構。按照設計要求，選用PI調節器。其傳遞函數為。3.計算ASR參數超前時間常數：。因為，所以 電動機額定勵磁下的轉矩系數：按跟隨性和抗擾性都較好的原則，令 。4， 校核轉速超調量設理想空載起動時z=0。已知:當即，時 因此，滿足設計要求。五、 系統仿真與分析 在控制系統中設置調節器是為了改善系統的靜、動態性能。在采用了PI調節器以后，構成的是無靜差調速系統。利用如圖的仿真模型，改變比例系數和積分系統，可以輕而易舉地得到振蕩、有靜差、無靜差、超調大或啟動快等不同的轉速曲線。下圖的仿真曲線中反映了對給定輸入信號的跟隨性能

4、指標。 如果把積分部分取消，改變比例系數，可以得到不同警察率的響應曲線直至振蕩曲線；如果改變PI調節其參數，可以得到轉速響應的超調量不一樣，調節時間也不一樣的響應曲線。經過比較可以發現系統的穩定性和快速性是一矛盾，必須根據工程的要求，選擇一個合適的PI參數。當,系統轉速性和超調量都滿足設計要求，當，時系統轉速的響應無超調量，當,時，系統響應的超調量較大，當快速性較好。l 當 得以下仿真波形圖：Scope:Scope1:l 當令時，系統轉速響應無超調，六、 心得體會 通過這次單閉環無靜差轉速負反饋直流調速系統的設計與仿真，我學會了利用MATLAB及其中的仿真工具Simulink，對所設計的單閉環無靜差轉速負反饋直流調速系統的階躍信號進行了仿真，并繪制出各單位擾動曲線。由仿真結果表明：利用MATLAB的simulink對各調速系統進行仿真設計，可以迅速直觀地分析出系統的動態性能，從而使對系統的分析和設計變得更方便，很大程度上挺高了系統設計效率。并通過這次的實習對單閉環系統的專業知識有了更進一步的了解，例如在設計PI調節器時，選擇比例積分參數，既要求PI控制調速系統的穩定性好，又要求系統的快速性好，同時還要求穩態精度高和抗干擾性能好。但是這些指標都是互相矛盾的，設計