matlab课设报告电动机调速系统的仿真

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1、电气工程综合实训（matlab）报告题目电动机调速系统仿真一、课程设计目的1、掌握MATLAB环境下传递函数建模和PowerSystem模块建模的方法；2、根据控制对象的物理特性，掌握控制系统动态建模的方法和分析方法；3、了解控制系统校正的一般过程，根据被控对象的性能指标要求进行系统校正。二、课程设计内容1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机：220V、17A、1460r/min、，允许过载倍数。晶闸管装置放大系数：；电枢回路总电阻：；时间常数：，；电流

2、反馈系数：；转速反馈系数：。设计一转速电流双闭环控制的调速系统，设计指标为电流超调量，空载起动到额定转速时的转速超调量。取电流反馈滤波时间常数，转速反馈滤波时间常数。取转速调节器和电流调节器的饱和值为12V，输出限幅值为10V，额定转速时转速给定。仿真观察系统的转速、电流响应和设定参数变化对系统响应的影响。要求：（1）根据转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图，按传递函数构建仿真模型；（2）按工程方法设计和选择转速和电流调节器参数，ASR和ACR都采用PI调节器。（3）设定模型仿真参数，仿真时间10

3、s，并在6s时突加1/2额定负载，观察控制系统电流、转速响应。（4）修改调节器参数，观察在不同参数条件下，双闭环系统电流和转速的响应，（5）使用PowerSystem模块建立直流电机双闭环系统仿真模型，并与传递函数模型运行结果进行比较。可能会用到的公式：=供电电源电压：=.励磁电阻为：电枢电感估算式：（c=0.4）反电势常数：电动机轴上的飞轮惯量：电动机转动惯量：额定负载转矩为：（1）设计思路：在直流调速系统中，通过PI调节器实现的转速负反馈控制，可使系统转速稳态无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响

4、；为实现在允许条件下电机的最快起动，采用电流负反馈控制，可以获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。为了使转速负反馈和电流负反馈起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入两种负反馈机制以调节转速和电流，其中，把转速调节器（ASR）的输出当作电流调节器（ACR）的输入，再用ACR的输出去控制电力电子变换器。此处作为工程设计方法，可以将调节器的设计过程分为两步：第一步，先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的稳态精度；第二步，在选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。为获得良好的静态和动态性能，

5、转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图（1）参数计算过程：ACR设计过程：①确定各时间常数a．由查表可知，三相桥式整流装置的滞后时间常数s；b．由题已知电流滤波时间常数s；c．按小时间常数近似处理，取电流环小时间常数之和s。②选择ACR结构根据设计要求，并保证稳态电流无差，可按典型Ⅰ型系统设计PI型ACR，其传递函数为；由于，由查表可知，各项指标均满足条件。③计算ACR参数ACR超前时间常数：s；ACR开环增益：要求时，取，因此所以，ACR的比例系数为④检验

6、近似条件电流环截止频率：a．校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件，满足近似条件；b．校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件，满足近似条件；c．校验电流环小时间常数近似处理条件，满足近似条件；综上所述，PI型ACR的传递函数为ASR设计过程：①确定各时间常数a．由可得，电流环等效时间常数为s；b．由题已知转速滤波时间常数s；c．按小时间常数近似处理，取转速环小时间常数之和为s；②选择ASR结构根据设计要求，可选用PI型ACR，其传递函数为；由于，由查表可知，各项指标均满足条件。③计算ASR参数根据跟随

7、和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ACR超前时间常数为s由可得，ASR开环增益为由可得，ASR的比例系数为④检验近似条件转速环截止频率：a．校验电流环简化条件，满足简化条件；b．校验转速环小时间常数近似处理条件，满足近似条件；⑤校核转速超调量当突加阶跃给定时，ASR饱和，所以此处应按照退饱和的情况重新计算超调量。当h=5时，查得，则超调量为显然，能满足设计要求。综上所述，PI型ASR的传递函数为（1）仿真模型与波形图（注：图要有图标）：仿真模型：图1-1转速电流双闭环控制的直流调速系统仿真模型仿真时间

8、10s，并在6s时突加1/2额定负载：电流调节器KT=0.5：图1-2KT=0.5电流波形图1-3KT=0.5电流、转速响应波形电流调节器KT＝0.25时：图1-4KT＝0.25电流波形图1-5KT＝0.25电流、转速响应波形电流调节器KT=1时：图1-6KT=1电流波形图1-7KT=1电流、转速响应波形（1）对结果进行分析：电流调节器KT=0.5，电压调节器h=5时的电流和转速的响应跟随性能超调小，动态跟随性能适中。电流调节器KT＝0.2