转速反馈控制直流调速系统的仿真.pdf

1、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、MATLAB 2015

2、b三、实验内容三、实验内容1 1、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

3、调速系统的仿真框图第 2 页 共 6 页2 2、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Step time:0Initial value:0Final value:10;2、Simout 模块Save format:Array;3、SimulationConfiguration ParametersData Import/Export去掉 Limit datapoint to last;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 Step time:0.5Initial value:0Final

4、 value:10;6、SimulationConfiguration ParametersSolverStart time:0Stop time: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 Command Window 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

5、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 AnalysisControl designLinear AnalysisStep；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3 3、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

6、优化 PI 整定方法：2、双击 PID Controller；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、PID Tuner 右下角产生一组最优解；8、可拖动 Response Timer 或 Transient Behavior 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

7、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。