三闭环直流调速系统的设计、建模与仿真

《三闭环直流调速系统的设计、建模与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、三闭环直流调速统的建模与仿真三闭环直流调速系统的设计一、三闭环直流调速系统总体设计方案三闭环直流调速主电路由双闭环直流调速系统改进而得。当采用双闭环直流调速系统时，在电流上升阶段，电流急剧上升，变化率很大，会在直流电动机中产生严重后果，如产生很高的附加电动势及机械传动机构产生强烈的冲击。为解决这一矛盾，在电流环内设置一个电流变化率环，构成转速、电流、电流变化率的三环系统。转速调节器ASR设置输出限幅，以限制最大启动电流。根据系统运行的需要，当给定电压后，ASR输出饱和，电机以最大的允许电流起动，同时由于电流变化率ADR环的作用，使电流上升斜率有一定限

2、制，当达到给定的速度后转速超调，ASR退饱和，电机电枢电流缓慢下降。这样，经三个调节器的调节作用，使系统很快达到稳定。在带电流变化率内环的三环调速系统中，ASR的输出仍是ACR的给定信号，并用其限幅值限制最大电流；ACR的输出不是直接控制触发电路，而是作为电流变化率调节器ADR的给定输入，ADR的负反馈信号由电流检测通过微分环节LD得到，ACR的输出限幅值则限制最大的电流变化率。最后，由第三个调节器ADR的输出限幅值决定触发脉冲的最小控制角。带电流变化率内环的三环调速系统原理图二、电流变化率环的设计电流调节器使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输

3、出量）变化。对电网电压的波动起及时抗扰的作用。在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。电流变化率环的闭环传递函数为式中，=；为ADR的积分时间常数；为ADR时间常数调整器的分压比；电流微分时间常数；电流微分滤波时间常数。在该设计中电流变化率调节器ADR选用PI调节器,取电流微分滤波时间常数为0.002S;电路中PI调节器的电阻R取为1K,调节器的电容取为47uF,ADR时间常数调整器的分压比取0.5，得到积分调节器为；仿真后发现效果不好，就添加了比例调节器，放大系数取1，得到ADR的PI调节器的传递函数为;一般取电流微分时间常

4、数为0.01，电流检测反馈为0.05，所以；+_（a)S二、电流调节器的设计1.确定时间常数（1）滞后时间常数=0.0017s（2）（3）=0.18s（4）电流环小时间常数。由题目条件可知。故按小时间常数近似处理，取=0.0037s。2.选择电流调节器的结构根据电流超调量的要求，电流环按照典型系统设计，电流调节器采用PI调节器，其传递函数为：式中——电流调节器的比例系数；——电流调节器的超前时间常数3.选择电流调节器参数ACR超前时间常数：电流反馈系数：=0.05V/A电流环开环增益：要求时,查表得,因此带入以上数据有：=1.014.校验近似条件转速

5、环截止频率为（1）晶闸管装置传递函数近似条件：而=，即满足近似条件（2）忽略反电动势对对电流环影响的条件：而==40.8<，即满足近似条件（3）小时间常数近似处理条件：而，即满足近似条件三、转速环的设计如下1.确定时间常数已知，由电流环设计可知，故转速环小时间常数2.选择转速调节器的结构由于设计要求无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态要求，应按典型II型系统设计转速环。故ASR选用PI调节器，其传递函数为：式中Kn——转速调节器的比例系数；——转速调节器的超前时间常数。3.选择转速调节器的参数按题目要求并参照课本相关表格，取h=5，则ASR

6、的超前时间常数为转速环开环增益已知：于是ASR的比例系数为：4.校验近似条件转速环截止频率为（1）电流环传递函数简化条件：满足近似条件（2）转速环小时间常数近似条件：满足近似条件四、Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析1.Simulink简介Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被

7、广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这

8、个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真