线性系统大论文

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1、直流电机双闭环调速系统模型摘要：木文中，我们选用肯流电机双闭环调速系统中的速度环为模型，建立其输入-输岀方程和状态方程，并以MATLAB仿真工具箱，运用不变子空间的概念分析系统响应的特征。直流电机双闭环调速具有极好的运行和控制性能，所以在工业生产屮占冇相当的比例。直流电机双闭环调速方式采用电流环和速度环共同完成对系统的调节作用，其组成结构如图1所示。其中/为速度给定信号，Q为输出转速。某品闸管双闭环直流调速系统，采用的是三相桥式整流电路，已知参数P喰=60KW、Unom=220V、Inom=305A、%”=lOOOr/min、Ce=

2、0.2V/(r/min)、允许电流过载倍数2=1.5、电枢内阻R=0.180、K,=30、7>0.012s、7；=0・12f、T,=0.00255>7；”=0.014$,额定转速给定电压为(/*vm=15V，调节器限幅电压为t/*im=12V设计指标：静态指标：无静差。动态指标：屯流超调量<5%；空载启动到额定转速超调量勾<15%；调节器的输入电阻R°=20KO。为了方便分析，我们仅对此直流电机双闭环调速系统的速度环进行设计和建模。把电流环等效的转移到速度环内。并由设计要求，转速调节器屮必须含有积分环节，故按典型二型设计并采用PI调

3、节器。直流屯机双闭环调速系统的速度环的动态结构图如图2-1所示。图2・1速度环动态结构图在图屮，为电流环的等效吋间常数，一般选为2。令扰动1产0,并前移比较点，将转速滤波环节等效的转移到速度环内，可得到化简的结构图如图2・2所示。图2・2化简后的速度环结构图用转速环小时间常数忑近似的代替Tz^HaTZi,这样速度环可进一步简化为图2-3所示。图2・3速度环最终简化图根据设计要求，求出方块图中的各参数值。1、计算反馈关键参数：[/*12B===0.0267/A2爲”1-5x305(/*15a=^-^=^^=0.015V/A%10002

4、、确定时间常数抵和7；：整流装置滞后时间常数7；=0.0017$电流滤波吋间常数T,=0.0025^电流环小时间常数Tr=Ts+7；严0.0042$电流环等效到速度环的时间常数27；=2x0.0042=0.0084s又已知转速滤波时间常数0.014s故转速环小时间常数近似可等价为On=2Q+几=0.0084+0.014=0.0224转速调节器时间常数7；=%=5x0.0224=0.112,取/?=5。3、确定比例系数K“转速的开环增益:=3114厂2力+1_5+12h2T^~2x52x0.02242转速环的比例系数：K,严守匚2丿：

5、膘:觴駡224^5求出转速环各参数并检验合格后，运用matlab屮的仿真工具箱对速度环进行仿真，求出其状态方程和输入输出传递函数，在Simulink仿真工具箱中画出如图3的仿真图：图3速度环的Simulink仿真图图中系统的输入阶跃函数，在命令窗口编得如下命令行:[a,b,c,d]=linmod(,xxx,);sl=ss(abc,d);sys=tf(sl);step(sys);得到阶跃响应的图形如下：2p3-dluv图4速度环的阶跃响应另外速度环的状态方程为：<001717、<0、■X—-0.112500X+1U,-0.725657

6、.59—44.64丿,6.45；//y=(7.500)X输入输出传递函数:G（s、）=8.306x1045+7.416x105+44.64s2+1.246x1035+1.112x104