转速反馈控制直流调速系统的仿真.pdf

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第1页共6页仲恺农业工程学院实验报告纸仲恺农业工程学院实验报告纸自动化学院（院、系）工业自动化专业144班组课学号201421714406姓名黄国盛实验日期2017年4月19日教师评定实验一实验一转速反馈控制直流调速系统的仿真转速反馈控制直流调速系统的仿真一、实验目的一、实验目的利用MATLAB下的SIMULINK软件进行系统仿真十分简单和直观。

用户可以用图形化的方法直接建立起仿真系统的模型，并通过SIMULINK环境中的菜单直接启动系统的仿真过程，同时将仿真结果在示波器上显示出来。

二、二、实验设备及软件实验设备及软件PC机一台、MATLAB2015b三、实验内容三、实验内容11、转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数、转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数（如图1）默认参数设置：

43.111,56.0PK；其他的参数：

直流电动机额定电压VUN220；额定电流AI55dN；额定转速min/1000nrN；电动机电势系数rVC/min192.0e；假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数44sK；滞后时间常数sT00167.0s；电枢回路总电阻0.1R；电枢回路电磁时间常数sT00167.0l；电力拖动系统机电时间常数sT075.0m；转速反馈系数rV/min01.0；对应额定转速时的给定电压是VU10n；。

图1比例积分控制的直流调速系统的仿真框图第2页共6页22、比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型、比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型（如图2）1、Step模块Steptime:

0Initialvalue:

0Finalvalue:

10;2、Simout模块Saveformat:

Array;3、SimulationConfigurationParametersDataImport/Export去掉Limitdatapointtolast;4、积分调节环节设置积分饱和值为-10到10;5、阶跃扰动设置Steptime:

0.5Initialvalue:

0Finalvalue:

10;6、SimulationConfigurationParametersSolverStarttime:

0Stoptime:

17、先测试三组参数设置43.111,56.0PK；151,8.0PK；31,25.0PK8、运行后点击Scope可见输出波形，可保存图形为figure图;9、在CommandWindow生成figure图的方法输入WorkspacePlot（tout,simout）10、选择最优PI参数后加入阶跃扰动量，观察实验结果;（注：

为了方便查看输出波形的参数和特性，建立以注：

为了方便查看输出波形的参数和特性，建立以in1为输入和为输入和out1为输出的仿真模型如图为输出的仿真模型如图3）图2比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型11、因为要用到SIMULINK的线性分析功能生成阶跃响应图，如图需设置闭环输入和闭环输出端口且输入乘10，从而保持原来的输入。

12、运行后点击AnalysisControldesignLinearAnalysisStep；右击阶跃响应图空白处可选择调出显示阶跃图的上升时间、超调量、稳定时间、稳定值等特性参数。

图3比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型2第3页共6页33、PIPI调节器最优参数的整定调节器最优参数的整定（建立图4模型）1、最优化PI整定方法：

2、双击PIDController；3、设置为PI调节器；4、设置一组默认pK和1参数；5、运行；6、点击Tune.；7、PIDTuner右下角产生一组最优解；8、可拖动ResponseTimer或TransientBehavior直观调节阶跃响应曲线。

9、最终整定结果为76.111,7826.0PK；图4比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型最优化PI整定图5比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型最优化PI整定结果第4页共6页四、实验结果和分析四、实验结果和分析1、当31,25.0PK时，系统转速响应无超调，无静差。

上升时间0.312s，稳定性好。

但调节时间0.613s较长，快速性差。

2、当151,8.0PK时，上升时间0.0436s，调节时间0.214s短，快速性好。

但超调量15.3%大，稳定性差。

第5页共6页3、当43.111,56.0PK时。

上升时间0.057s。

超调量10.8%稳定性居中。

调节时间0.188s很短，快速性好。

4、取最优解76.111,7826.0PK与43.111,56.0PK作比较。

当76.111,7826.0PK，系统的快速性提高0.0082s,超调量减少3.47%，调节时间延长0.024s。

可见系统有很大改善。

第6页共6页5、取最优解76.111,7826.0PK空载与100的负载作比较。

加入负载后系统上升时间延长，超调量变小，但最终都能达到稳态值，无静差。

6、取最优解Kp=0.7826；T=11.76。

在系统稳定后即运行0.5s后加入阶跃扰动（幅值10）。

系统转速出现扰动，但在0.1s后回到稳定值。