直流电机双单闭环反馈MATLAB仿真.docx
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直流电机双单闭环反馈MATLAB仿真
MATLAB仿真实验报告
班级:
:
学号:
转速闭环
一电机参数的设置
励磁电流取1A,励磁和电枢互感(Field-armaturemutualinductance)取0.673H时,电机转速UN=3000r/min。
其余参数如下:
二性能指标
超调量δ<=5%最大电流Imax=2IN=175A
三模型的设计
转速反馈系数:
α=10/3000=0.0033v.min/r
额定转矩计算:
Ceφ=(U-IN*Ra)/n=0.0708TL=9.55CeφIa=59N.M
输出限幅:
(-10,10)
触发角:
30~90°则触发角函数为:
(90-6*u)
电源线电压:
U=220*
/2.34cos(30°)=110
V
电流限幅175A采用设置死区来限幅,死区围(-160,160),反馈系数取0.4
平波电抗器取0.01H
调节器选用P调节
完整模型如下:
四仿真结果与调试
放大倍数取100,额定负载启动,突加负载扰动时仿真结果:
转速:
电枢电流:
放大倍数取100,额定负载启动,突加电源扰动时仿真结果
转速:
电枢电流:
放大倍数为100,额定负载启动,控制输入电压变化时仿真结果:
转速:
电枢电流:
五实验结论
由于控制器采用P调节,转速无法实现无静差。
P调节器放大倍数越大,转速的超调越大,响应速度也越快。
电流截止负反馈的加入可以有效限制电机起动电流。
当输入电压变为5V时,转速变为一半。
转速电流双闭环
一电机参数设置
电机参数设置与单闭环相同。
二性能指标
超调量δ<=5%最大电流Imax=2IN=175A
三模型的设计
电流调节器WACR(s)的设计
反馈系数:
α=0.0033β=10/2In=0.0573
时间常数:
Ts=0.0017sToi=0.002sTL=L/R=0.0368sT∑i=0.0037s
Ceφ=(Un-In*Ra)/n=0.0708
Tm=GD²R/375CeCm=0.00368s
设WACR(s)=Ki(гis+1)/гis则:
Гi=TL=0.0368要求δ<=5%,取KiT∑i=0.5,故KI=135.1
Ki=KIгiR/Ksβ=0.19
所以WACR(s)=0.19(0.0368s+1)/0.0368s
采用并联结构时WACR(s)=0.19+3.163/s
转速调节器WAsR(s)的设计
设WAsR(s)=Kn(гns+1)/гns
取Ton=0.01sh=5
T∑n=1/KI+Ton=0.0174s
гnT∑n=0.087s
KN=(h+1)/2h²T∑n²=396.4
Kn=(h+1)βCeTm/2hαRT∑n=1.76
故WAsR(s)=1.76(0.087s+1)/0.087s
采用并联结构时WAsR(s)=1.76+20.2/s
其余参数与单闭环相同。
完整模型如下:
其中转速调节器ASR结构为:
电流调节器ACR结构为:
四仿真结果与调试
调节器采用计算值,额定负载启动,突加负载扰动时仿真结果:
转速:
电枢电流:
转速调节器输出:
电流调节器输出:
调节器采用计算值,额定负载启动,突加电源扰动时仿真结果:
转速:
电枢电流:
调节器采用计算值,额定负载启动,改变输入值时仿真结果:
转速:
电枢电流:
五实验结论
转速电流双闭环控制采用比例积分调节器可以实现无静差。
电机起动时转速环电流环均迅速饱和,转速达到3000r/min后转速控制器退饱和,电流控制器也退饱和,转速保持在3000r/min。
当突然加入扰动时,转速降落后将又趋于稳定。
改变调节器参数(增大比例调节,减小积分调节)后,转速的超调量减小。