磁场减半之运动控制.docVIP

摘　要 在經濟飛速發展的二十一世紀，電力拖動自動控制系統得到了越來越廣泛的應用。各種新型的運動控制系統層出不窮。本設計研究了比較基本的直流調速系統，即轉速、電流回饋控制的直流調速系統，在變負載擾動下穩定運行，以及磁場突然減半的matlab模擬分析。 關鍵字：電力拖動、控制、直流調速、matlab  目　錄 1设计任务与设计要求 1 1.1设计任务 1 1.2设计要求 1 2系统设计与参数计算 1 2.1 系统结构设计 1 2.2 系统参数计算 1 2.2.1电流调节器的设计 1 2.2.2 转速调节器的设计 1 3　matlab仿真分析 1 4心得体会 1 参考文献 1 調速系統調節器設計及變負載擾動下磁場突然減半matlab模擬 1設計任務與設計要求 1.1設計任務 不可逆的生產設備，採用雙閉環直流調速系統，其整流裝置採用三相橋式整流電路，系統的基本資料如下： 直流電機：允許超載倍數時間常數：晶閘管裝置放大倍數： 電樞回路總電阻：電流回饋係數：轉數回饋係數：。 1.2設計要求 （１）在負載和電網電壓的擾動下穩態無靜差 （２）動態指標：電流超調量，空載啟動到額定的轉速超調量。 （３）利用matlab對雙閉環系統模擬。 2系統設計與參數計算 2.1 系統結構設計 根據所給條件以及指標要求，確定系統為雙閉環調速系統且調節器選用PI調節器典I結構。因為穩態無靜差的要求，速度調節器和電流調節器均選用PI結構；因為電流超調量,空載啟動到額定轉速時的轉速超調量。系統跟隨性能較好，所以調節器選用典I系統。圖1為雙閉環調速系統的動態結構圖。  圖1　為雙閉環調速系統的動態結構圖 2.2 系統參數計算 2.2.1電流調節器的設計 1）確定時間常數 整流裝置採用三相橋式全控整流電路，其平均失控時間Ts=0.0017s；取電流濾波時間常數；電流環小時間常數之和 2）計算電流調節器參數 電流調節器超前時間常數： 電流環開環增益：要求時，查表得應取，因此 於是，ACR的比例係數為 3）校驗近似條件 電流環截止頻率： 校驗晶閘管整流裝置傳遞函數的近似條件 滿足近似條件 校驗忽略反電動勢變化對電流環動態影響的條件 滿足近似條件 校驗電流環小時間常數近似處理條件 滿足近似條件 4）計算調節器電阻和電容 電流調節器原理圖如圖2如所示，按所用運算放大器取各電阻和電容值計算如下： 　　　取 　　　取 　　　取 圖2　含給定濾波和回饋濾波的PI型電流調節器 按照上述參數，電流環可以達到的動態跟隨性能指標為 　　　　　滿足設計要求 2.2.2 轉速調節器的設計 1) 確定時間常數 電流環等效時間常數:取，則=2=0.0074s 轉速濾波時間常數。根據所用測速發電機紋波情況，取。 轉速環小時間常數。按小時間常數近似處理，取 2）計算轉速調節器參數 轉速調節器選用PI調節器，按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時間常數為 ≈396.4 可求得ASR的比例係數為 3）校驗近似條件 轉速環截止頻率： 電流環傳遞函數簡化條件 　　滿足簡化條件 轉速環小時間常數近似處理條件 　　滿足近似條件 4）計算調節器電阻與電容 轉速調節器原理圖如圖3所示，取則 　　　取470 　　　取0.2 　　　取1 圖3　含給定濾波與回饋濾波的PI型轉速調節器 5）驗證設計是否滿足要求 設理想空載起動時z=0,根據已知數據和求的的資料有：1460r/min，Ce=0.132V min/r，Tm=0.18s，當h=5時，查表可得，帶入式 中得： ≈8.31%10% 能滿足設計要求。 3　matlab模擬分析 　　如圖4所示雙閉環直流調速系統整體模擬圖。   系統能在變負載下穩定運行，電網擾動在ACR的調節下系統也能穩定無靜差的運行。 設置模擬時間起始時間為0s，停止時間為0.8s，起動轉速與起動電流模擬波形如圖5所示。 圖5　起動轉速與起動電流模擬波形 由圖5所示，第1階段是電流上升階段，突加給定電壓後，經過兩個調節器的跟隨作用，直流電機電樞電流迅速達到最大值並有一定的超調。第2階段保持最大承受電樞電流這個階段電動機轉速上升。第3階段轉速調節階段，轉速環保持電動機轉速為額定值不變。 圖6　Ud模擬波形 如圖6所示直流電流的模擬波形，在突然加給定時，直流電流迅速上升，很快進入穩定狀態，在第1秒的時候由於電網擾動，直流電壓有些波動，但很快得到抑制。在第2秒的時候磁場減半，由於前面兩個調節器的作用，直流電壓變為負，最終恢復穩定。 圖7　ASR輸出電壓模擬波形 　　如圖7所示速度調節器輸出電壓模擬波形，在突然加給定時，速度調節器的比例環節馬上反應輸出成比例地放大輸入，隨著轉速回饋的增大，速度調節器的輸出減小，最終穩定。在第2秒時磁場突然減半，轉速大大的上升，速度調節器