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

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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°）=110V

电流限幅175A采用设置死区来限幅，死区范围（-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。