运动控制新版系统双闭环直流调速系统仿真.docx

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1、本科生课程论文课程名称 运动控制系统学 院 机自学院专 业 电气工程及其自动化学 号 1212XXXX学生姓名 翟自协指导老师 杨影分 数 题目：双闭环直流调速系统仿真对例题3.8设计双闭环系统进行设计和仿真分析，仿真时间10s。具体要求以下： 在一个由三相零式晶闸管供电转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机额定数据为： PN=60kW， UN =220V， IN=308 A， nN=1000 r/min ， 电动势系数 Ce=0.196 Vmin/r ，主回路总电阻 R=0.18，变换器放大倍数 Ks=35。电磁时间常数 Tl=0.012s，机电时间常数 Tm=0.12s，电流反馈滤波时间常

2、数 Toi=0.0025s，转速反馈滤波时间常数 Ton=0.015s。额定转速时给定电压(Un*)N=10V，调整器ASR，ACR饱和输出电压Uim*= 8V ， Ucm =7.98V。系统静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D=10，电流超调量 5% ，空载起动到额定转速时转速超调量 10%。试求：（1）确定电流反馈系数(假设起动电流限制在 以内)和转速反馈系数。（2）试设计电流调整器ACR.和转速调整器ASR。（3）在matlab/simulink仿真平台下搭建系统仿真模型。给出空载起动到额定转速过程中转速调整器积分部分不限幅和限幅时仿真波形（包含转速、电流、转速调整器输出、转速调整器积

3、分部分输出），指出空载起动时转速波形区分，并分析原因。（4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时转速超调量n。并和仿真结果进行对比分析。（5）估算空载起动到额定转速时间，并和仿真结果进行对比分析。（6）在5s突加40%额定负载，给出转速调整器限幅后仿真波形（包含转速、电流、转速调整器输出、转速调整器积分部分输出），并对波形改变加以分析。解：（1）=Uim*Idm=8V1.1*IN=8V339A=0.0236 VA =101000=0.01V minr（2）电流调整器设计确定时间常数：a) Ts=0.00333sb) Toi=0.0025s c) Ti=Toi+Ts=0.0025+0.00

4、333=0.00583s电流调整器结构确定：因为i5%，可按经典I型系统设计，选择PI调整器，WACRS=Ki(iS+1)iS电流调整器参数确定：i=Tl=0.012s，选KITi=0.5 ，KI=0.5Ti=85.76 s-1，Ki=KIiRKs=85.760.0120.18350.0236=0.224校验等效条件：ci=KI=85.76 s-1电力电子装置传输函数近似条件：13Ts=130.00333=101.01ci忽略反电势影响近似条件：31TmTl=310.120.012=79.06 s-1ci可见满足近似等效条件。速度调整器设计确定时间常数：a）电流环等效时间常数1KI:因为KIT

5、i=0.5则1KI=2Ti=20.00583=0.01166 sb）Ton=0.015 sc）Tn=1KI+Ton=0.01166+0.015=0.02666 s速度调整器结构确定：根据无静差要求，应选择PI调整器，WASRs=Kn(ns+1)ns速度调整器参数确定：n=hTn，取h=5，n=hTn=0.1333 sKN=h+12h2Tn2=62520.026662=168.82 s-2Kn=(h+1)CeTm2hRTn=60.02360.1960.12250.010.180.02666=6.94校验等效条件：cn=KN1=KNn=168.820.1333=22.5s-1a）电流环近似条件：1

6、3KITi=1385.760.00583=40.43s-1cnb）转速环小时间常数近似：13KITon=1385.760.015=25.2s-1cn可见满足近似等效条件。转速超调量校验（空载Z=0）n%=2*CmaxCb-znNn*TnTm=281.2%1.13080.180.19610000.026660.12=11.23%10%转速超调量校验结果表明，上述设计不符合要求。所以需要重新设计。查表，应取小部分h，选h=3进行设计。按h=3，速度调整器参数确定以下：n=hTn=0.07998 sKN=h+12h2Tn2=4290.026662=312.656 s-2Kn=(h+1)CeTm2hR

7、Tn=40.02360.1960.12230.010.180.02666=7.7校验等效条件：cn=KN1=KNn=312.6560.07998=25s-1a）电流环近似条件：13KITi=1385.760.00583=40.43s-1cnb）转速环小时间常数近似：13KITon=1385.760.015=25.2s-1cn可见满足近似等效条件。转速超调量校验：n%=2*CmaxCb-znNn*TnTm=272.2%1.13080.180.19610000.026660.12=9.97%IdL时电机转速才回升，同时电机电流下降，最终稳定在123.2A。心得体会：因为之前课程对matlab熟悉使得这次仿真项目在matlab使用部分顺利很多。关键也是难点是对双闭环直流调速系统了解，充足了解转速环和直流环，还要学会多种参数比较和计算，怎样修改参数以达成题目标要求。仿真部分也有碰到难题，比如因为参数设置问题造成波形和预想效果相差甚远，而有些则只是范围内误差。总来说，经过这次仿真项目，不仅仅学到了怎样使用操作matlab，更多是系统设计和仿真思想。