1、 PAGE 4運動控制系統試驗報告單閉環直流調速系統學號:0504220110姓名:楊娟實驗目的:通過實驗了解單閉環直流調速系統的結構和工作原理，通過系統調試深入領會系統的動靜態特性，并掌握控制系統的調試方法。實驗內容及結果:轉速負反饋的單閉環直流調速系統。轉速負反饋單閉環調速系統的靜特性為:其中 為閉環系統的開環放大系數要求輸入信號Un*為階躍信號，初值為0，終值為30，階躍起始時刻為0時刻；負載電流為斜坡信號，斜率為1，起始時間為0，初始輸出為0。仿真時間不小于20秒。設計轉速調節器的參數，使得該閉環直流調速系統為有靜差系統，理想空載轉速為800r/min，并計算其在Id=15時的閉環系統

2、靜態轉速降落。即nocl=800r/min，又圖中給出了Ks=30，=30V，a=0.02，Ce=0.127，代入方程得到參數Kp=0.2419。其結構圖及仿真的靜特性。如下： 轉速負反饋的單閉環直流調速系統的穩態結構圖 轉速負反饋單速度閉環調速系統的靜特性 如圖所示，電動機轉速隨著負載電流的增加線性下降，正好滿足靜特性方程的特點。當負載電流Id=15時，代入靜特性方程得靜態轉速降落為ncl=165.4r/min 電壓負反饋的單閉環直流調速系統電壓負反饋單閉環調速系統的靜特性為:其中K=KpKs為閉環系統的開環放大系數。輸入信號參數與上面的一樣，同時理想空載轉速nocl=800r/min，又圖

3、中給出了Ks=30，=30V，=0.157，Ce=0.127，代入方程得到參數Kp=0.2419。其結構圖及仿真的靜特性。如下： 電壓負反饋的單閉環直流調速系統的穩態結構圖 電壓負反饋單速度閉環調速系統的靜特性 由靜特性方程可以看出轉速負反饋和電壓負反饋的單閉環直流調速系統的靜特性之間的區別：與轉速負反饋相比，電壓負反饋把被反饋環內包圍的整流裝置的內阻等引起的靜態速降減小到1/(1+K)，由電樞電阻引起的速降RdId/Ce仍和開環系統一樣。電壓負反饋實際上是一個自動調壓系統，擾動量RdId不在反饋環包圍之內。同樣由電動機勵磁變化所造成的擾動，電壓反饋也無法克服。因此，電壓負反饋系統的穩態性能比

4、帶同樣放大器的轉速負反饋系統要差一些。兩次實驗的靜特性仿真圖比較。與理論相符。可見，與轉速負反饋相比，同樣參數的的電壓負反饋系統的靜特性曲線的下降速度更快，即其機械特性較軟。單閉環直流調速系統的動態性能分析。輸入信號Un*為階躍信號，初值為0，終值為7，階躍起始時刻為0時刻；干擾信號Idl為階躍信號，初值為2，終值為8，階躍起始時刻為4。仿真時間不小于8秒。設計速度控制器ASR，控制器考慮限幅，ASR限幅7，要求系統輸出量轉速n的響應調節時間小于3秒，超調量小于10%，系統無靜差；設置控制器ASR 的參數Kp=18，Ki=0.1，限幅為7V。Un*=7V。 單閉環調速系統的動態性能分析結構圖

5、單閉環調速系統靜態特性曲線動態特性分析可以局部放大起始和干擾時刻的特性曲線分析求解。 起始時刻，啟動分析 對4s時干擾的動態調整轉速穩定時為2270r/min，啟動時轉速調整時間約為1.5s，滿足系統轉速n調整時間小于3s的要求。超調量為9.25%，滿足超調小于10%的要求。當4s時加入干擾信號時，系統調整時間約為0.8s，滿足調整時間小于3s的要求。并且從圖中可以看出系統無靜差。其余各項性能指標的仿真曲線如下誤差Udn 控制器ASR輸出量Uct 電流Id1 控制器ACR輸出量Ud實驗分析及總結由以上三個調速系統的結構的仿真試驗得出結論，轉速閉環調速系統是一種最簡單的反饋控制系統，具有反饋控制的基本規律，它應用的比例調節器是一種有靜差的控制系統，開環放大系數K對閉環系統的穩態性能有很大影響。K值越大，穩態性能越好。閉環系統絕對服從于給定輸入。而且能對被包圍在負反饋環內的一切主通道上的擾動有效地加以抑制。而對給定電源和反饋檢測元件中的誤差無力克服。而電壓負反饋只能維持電動機端電壓恒定，而對電動機的電樞電阻壓降引起的靜態速降不能予以抑制。即電壓負反饋調速系統的靜態速降比相同放大系數的轉速負反饋系統要大一些，穩態性能要差一些。并且電壓負反饋不能對電動機及其之后的負載的變化起調節作用。但由于其結構簡單，在一些對性能要求不高的場合，經常使用電壓負反饋。單閉環直流調