自动控制系统实验指导书.docx
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自动控制系统实验指导书
《电力拖动控制系统》
实验指导书
目录
实验一 电力拖动仿真基础知识II
实验二 单相桥式整流电路MATLAB仿真4
实验三 三相整流电路MATLAB仿真6
实验四 单闭环直流调速系统MATLAB仿真9
实验五 双闭环直流调速系统MATLAB仿真11
实验六 PWM调速系统的MATLAB仿真14
实验一 电力拖动仿真基础知识
一、实验目的
1.熟悉MATLAB中的sinulink仿真的Powersystem库的元器件；
2.掌握仿真的步骤；
3.掌握单相半波可控整流电路的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
1.了解电力电子库中常用器件
电阻，电感，电源，变压器，二极管，晶闸管，电流测量，电压测量，scope，display，无线测量，脉冲发生器。
2.单相半波可控整流的仿真
电阻性负载、阻感性负载及阻感性负载加续流二极管电路
要求：
电源幅值220V的工频交流电，R=10Ω，L=0.01H。
=30
及
=60
时输入脉冲、输出电压电流、晶闸管电压的波形图
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：
仿真时间设为0——0.06s；计算方法为ode15或ode23tb。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.绘制仿真电路图及输出波形图（波形要求的白底）；
2.分析电阻性负载和阻感负载波形输出电压和电流的变化；
3.分析晶闸管控制角变化时对输出电压的影响；
4.分析续流管的作用。
名称
路径
参数设置
ACVoltageSource
Simpowersystem/electrical/
Ground（output）
Simpowersystem/connectors
Thyristor
Simpowersystem/Powerelectronics
SeriesRLCbranch
Simpowersystem/Elenemts
C=infL=0纯电阻
VlotageMeasurement
Simpowersystem/Measurements
CurrentMeasurement
Simpowersystem/Measurements
Multimeter
Simpowersystem/Measurements
TConnector
Simpowersystem/connectors
Scope
Simulink/sinks
Mux
Simulink/SignalRouting
Demux
Simulink/SignalRouting
PulseGenerator
Simulink/Sources
实验二 单相桥式整流电路MATLAB仿真
二、实验目的
掌握单相全控桥可控整流电路的仿真。
二、实验原理
单相全控桥可控整流电路
三、实验内容
2.单相全控桥式可控整流电路的仿真
电阻性负载、阻感性负载、阻感性负载加续流二极管
要求：
电源幅值220V的工频交流电，R=10Ω，L=0.01H。
=30
及
=60
时输入脉冲、输出电压电流、晶闸管电压的波形图
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：
仿真时间设为0——0.06s；计算方法为ode15或ode23tb。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.绘制仿真电路图及输出波形图（波形要求的白底）；
2.分析电阻性负载和阻感负载波形输出电压和电流的变化；
3.分析晶闸管控制角变化时对输出电压的影响；
4.分析续流管的作用。
实验三 三相整流电路MATLAB仿真
一、实验目的
1.掌握三相半波可控整流电路的仿真；
2.掌握三相全控桥可控整流电路的仿真。
二、实验原理
1.三相半波可控整流电路
2.三相全控桥整流电路
三、实验内容
1.三相半波可控整流的仿真
电阻性负载、阻感性负载
要求：
电源幅值220V的工频三相交流电，R=10Ω，L=0.01H。
=30
及
=60
时输入脉冲、三相交流电压、输出电压电流、晶闸管电压的波形图
2.三相全控桥式可控整流电路的仿真
电阻性负载、阻感性负载、阻感性负载
要求：
电源幅值220V的工频三相交流电，R=10Ω，L=0.01H。
=30
及
=60
时输入脉冲、三相交流电压、输出电压电流、晶闸管电压的波形图
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：
仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.绘制仿真电路图及输出波形图；
2.分析电阻性负载和阻感负载波形输出电压和电流的变化；
3.分析晶闸管控制角变化时对输出电压的影响。
名称
路径
参数设置
constant
Simulink/sources
Synchronized6-pulsegenerator
Simpowersystem/Extralibrary/controlblocks
Universalbridge
Simpowersystem/Powerelectronics
实验四 单闭环直流调速系统MATLAB仿真
一、实验目的
1.掌握单闭环直流调速系统的原理及组成；
2.掌握单闭环直流调速系统的仿真。
三、实验原理
三、实验内容
基本数据如下：
直流电动机：
220V，55A，1000r/min.Ce=0.192Vmin/r.允许过载倍数为1.5；
晶闸管装置放大系数：
Ks=44；Ts=0.00167s；
电枢回路总电阻：
；
时间常数：
；
转速反馈系数：
；
给定电压为10V
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
Step:
steptime=’0’finalvalve=’10’
Intergrator的限幅值为正负10
Kpi=0.25,1/τ=3;Kpi=0.56,1/τ=11.43;Kpi=0.8,1/τ=15;
3．设置仿真参数：
仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.绘制负载电流为零时电流及转速输出波形；
2.绘制负载电流为额定电流时电流及转速输出波形；
3.并讨论P及PI调节器参数对系统的影响。
step
Simulink/sources
‘0’‘0’‘10’‘0’
Integrator
Simulink/continuous/
‘0’‘10’‘-10’
TransferFcn
Simulink/continuous/
gain
Simulink/mathoperations
sum
Simulink/mathoperations
+-
实验五 双闭环直流调速系统MATLAB仿真
一、实验目的
1.掌握双闭环直流调速系统的原理及组成；
2.掌握双闭环直流调速系统的仿真。
二、实验原理
四、实验内容
基本数据如下：
直流电动机：
220V，136A，1460r/min.Ce=0.132Vmin/r.允许过载倍数为1.5；
晶闸管装置放大系数：
Ks=40；Ts=0.0017s；
电枢回路总电阻：
；
时间常数：
；
电流反馈系数：
；
电流反馈滤波时间常数：
；
电流反馈系数：
；
转速反馈系数α=0.007vmin/r
转速反馈滤波时间常数：
设计要求：
设计电流调节器，要求电流无静差，电流超调量
。
转速无静差，空载起动到额定负载转速时转速超调量
。
并绘制双闭环调速系统的动态结构图。
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：
仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.Idl=0和Idl=136A时电流和转速的输出波形
2.讨论PI调节器参数对系统的影响。
讨论：
计算电流环设计成典型一型系统选用PI调节器
KT
Kp
τi
ki=Kp/τi
0.25
0.5067
0.03
16.89
0.5
1.013
0.03
34.77
1
2.027
0.03
67.567
τi=TL,
…………………………取KT=0.5
转速环设计成典型二型系统
h=5,T
Kn=
取11.7，11.7/0.087
实验六 PWM调速系统的MATLAB仿真
一、实验目的
1.掌握PWM直流调速系统的原理及组成；
2.掌握PWM直流调速系统的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：
仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
4．仿真实现。
五、实验报告
输出波形并讨论PWM调节器参数对系统的影响
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