转速电流双闭环直流调速系统仿真

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1、第26页转速电流双闭环直流调速系统仿真摘要MATLAB仿真在科学研究中的地位越来越高，如何利用MATLAB仿真出理想的结果，关键在于如何准确的选择MATLAB的仿真。本文就简单的转速电流双闭环直流调速系统的MATLAB仿真这个例子，通过对MATLAB的仿真，得到不同的仿真结果。通过仿真结果的对比，对MATLAB的仿真进行研究。从而总结出如何在仿真过程中对MATLAB的仿真做到最优选择。详细介绍了用MATLAB语言对《电机与拖动》中转速电流双闭环直流调速系统第26页实验的仿真方法和模型建立。其仿真结果与理论分析一致，表明仿真是可信的，可以替代部分实物实验．然后讨论了MATLAB在转速电流

2、双闭环直流调速系统教学中的应用。首先在分析转速电流双闭环直流调速系统的基础上,介绍了基于数学模型的仿真,在仿真中可灵活调节相关参数,优化参数设计。其次完成了基于电气原理图仿真,并分析了调速系统的抗干扰能力。采用工程设计方法对转速电流双闭环直流调速系统进行设计,选择调节器结构,进行参数的计算和校验；给出系统动态结构图,建立起动、抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型。分析系统起动的转速和电流的仿真波形,并进行调试,使转速电流双闭环直流调速系统趋于合理与完善。关键词：转速电流双闭环直流调速系统仿真;限幅；调节器；MATLAB仿真目录第26页1课题背景在现代化的工业生产过程中，许

3、多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起制动和反转等良好的动态性能，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求。在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内基本几乎都采用直流电力拖动系统。开环直流调速由于自身的缺点几乎不能满足生产过程的要求，在应用广泛的双闭环直流调速系统中，传统的PID控制已经得到比较成熟的应用，但是受电动机负载等非线性因素的影响，传统的控制策略在实际应用中难以保持设计是的性能。由于模拟控制技术的日渐成熟，又由于模糊控制不依赖于

4、被控对象的精确数字模型，能够克服非线性因素的影响，对调节对象参数变化具有较强的鲁棒性，所以将模糊控制与传统的PID第26页控制结合可以起到满意的控制效果，在此基础上提出自调整因子模糊控制器，根据控制的误差值，通过适当的调节规则来调整一些控制参数值，从而用于高精度直流调速系统中，具有响应快、超速小，对系统参数及结构变化适应性强的优点。实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程，按照反馈控制规律，电流负反馈就能得到近似的恒流过程。问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端

5、，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不要电流负反馈发挥主作用，因此需采用双闭环直流调速系统。这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用在不同的阶段。2转速电流双闭环直流调速系统的原理2.1原理为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置两个调节器分别调节转速和电流，即分别引进转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套联接，把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采

6、用PI调节器，它们的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。2.2各参数的理论计算a、电流环的控制对象是双惯性型的，传递函数可以写成：第26页由上式可以看出，电流调节器的参数是和，其中已经选定，可根据动态性能指标选取。在一般情况下，希望电流超调量，查表知，可选择，，则，再由公式推导得b、转速调节器的传递函数是：转速调节器的参数包括Kn和tn。按照典型Ⅱ型系统的参数关系，有，，因此。至于中频宽h应选择多少，要看动态性能的要求决定.无特殊要求时，一般可选择h=5为好。第26页第26页第

7、26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页第26页参考文献1.夏德钤翁贻方：《自动控制理论》(第2版)机械工业出版社，2004年1月第2版2.顾绳谷：《电机及拖动基础》(第4版)机械工业出版社，2007年9月第4版3.王兆安黄俊：《电力电子技术》(第4版)机械工业出版社，2007年6月第4版4.阮毅陈伯时：《电力拖动自动控制系统--运动控制系统》(第4版