电力拖动控制自动控制系统论文之转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真.docVIP

电力拖动控制系统 论文 题 目 转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真 专 业 班 级 K0309414 学 姓 号 K030941414 学 生 姓 名 杜昕 实验指导教师 耿东山老师 2012年 6月 19日 一、实验原理 转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性 转速、电流反馈控制直流调速系统的组成 对于经常正、反转运行的调速系统，缩短起、制动过程的时间是提高生产率的重要因素。 在起动（或制动）过渡过程中，希望始终保持电流（电磁转矩）为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速度运行。 当到达稳态转速时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。 图3-1 时间最优的理想过渡过程 由上图知，起动电流呈矩形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动（制动）过程。 应该在起动过程中只有电流负反馈，没有转速负反馈，在达到稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再让电流负反馈发挥作用。 在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流， 把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，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。形成了转速、电流反馈控制直流调速系统（简称双闭环系统）。 稳态结构图与参数计算 Simulink的简介： 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结果。 　　Simulinkreg;是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。. 　　构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLABreg; 紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。 根据课本的操作步骤可得到如下的仿真框图： 仿真框图 运行仿真模型结果如下： 电枢电流随时间变化的规律 由图可知电流的最大值为230A左右，显然不满足实际要求，故后面需对此进行处理，采用带电流截止负反馈环节的直流调速系统。 电机转速随时间变化的规律 二、带电流负反馈的转速反馈控制直流调速系统仿真 采用以下结构实现电流截止负反馈环节中的二极管功能：当输入小于0时，输出为0；当输入大于0时，输出等于输入。 原理图 根据电机的额定参数：。取 又根据 同时，可解得：， 仿真框图如下所示： 仿真框图 运行仿真模型结果如下： 电枢电流随时间变化的规律 电机转速随时间变化的规律。 三、结论 将不带电流负反馈的模型与带电流负反馈的模型进行比较，我们看到，前后两个scope1中的曲线的最大值相差很大。第一个scope1中最大值达到了250左右，而第二个只有100左右。而前后两个scope中，曲线都在1000左右稳定，而第一个scope是在0.1秒左右就开始进入稳态，而第二个是在0.2秒左右才开始进入稳态。 可知，引入电流负反馈，可以解决转速反馈闭环调速系统起动时电流过大的问题，而且这种作用只在起动时存在，在正常的稳速运