双闭环直流电机系统仿真

实验名称：双闭环直流电机系统仿真 1.实验目的： （1）熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本原理。 （2）掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。 （3）掌握调节器的工程设计及仿真方法 2.实验内容： （1）调节器的工程设计 （2）仿真模型建立 （3）系统仿真分析 3. 实验方案 (1)在MATLAB中创建simulink模块 (2)针对不同的系统选择不同的模块元件 (3)调试运行 (4)检查仿真结果是否正确 4. 仿真结果 见附件A 5.出现的问题及解决方法 未出现问题 1电机参数及设计要求 1.1电机参数 直流电动机：220V，136A，1460r/min，=0.192V • min/r，允许过载倍数=1.5，晶闸管装置放大系数：=40 电枢回路总电阻：R=0.5 时间常数：=0.00167s, =0.075s 电流反馈系数：=0.05V/A 转速反馈系数：=0.007 V • min/r 1.2设计要求 要求电流超调量5%，转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量10%。 2、调节器的工程设计 2.1电流调节器ACR的设计 （1）确定电流环时间常数 1）装置滞后时间常数=0.0017s； 2）电流滤波时间常数=0.002s； 3）电流环小时间常数之和=0.0037s； （2）选择电流调节结构 根据设计要求5%，并且保证稳态电流无差，电流环的控制对象是双惯性型的，且=0.03/0.0037=8.11<10，故校正成典型 I 型系统，显然应采用PI型的电流调节器. （3）校验近似条件 电流环截止频率=135.1 1）校验晶闸管装置传递函数的近似条件是否满足：因为196.1>，所以满足近似条件 2）校验忽略反电动势对电流环影响的近似条件是否满足：40.82<，所以满足近似条件 3) 校验小时间常数近似处理是否满足条件：180.8>，所以满足近似条件。 按照上述参数，电流环满足动态设计指标要求和近似条件。 同理，当KT=0.25时，可得=0.5067 =16.; 当KT=1.0时，可得=2.027 =67.567 2.2转速调节器ASR的设计 （1）确定转速环时间常数 1）电流环等效时间常数为=0.0074s； 2）电流滤波时间常数根据所用测速发电机纹波情况，取

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=0.01s； （2）转速调节器的结构选择 由于设计要求转速无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态设计要求，应按典型型系统设计转速环，转速调节器选用比例积分调节器（PI）. （3）校验近似条件 转速环截止频率34.5 1）校验电流环传递函数简化条件是否满足：由于63.7>,所以满足简化条件； 2）校验转速环小时间常数近似处理是否满足条件：由于38.7>，所以满足近似条件。 3）核算转速超调量 当h=5时，=81.2%，而==515.2rpm，因此 =8.31%<10% 能满足设计要求。 3．仿真模型的建立 利用MATLAB上的SIMULINK仿真平台，建立仿真模型 2

电流环仿真结果 转速环的抗扰波形图 .4.总结 通过以上仿真分析，与理想的电动机起动特性相比，仿真的结果与理论设计具有差距。原因是在“典型系统的最佳设计法”时，将一些非线性环节简化为线性环节来处理，如滞后环节近似为一阶惯性，调节器的限幅输出特性近似为线性环节等。

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