双闭环控制仿真报告

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1、转速电流双闭环控制的直流调速系统仿真1.转速电流双闭环控制直流调速系统中，电动机的转速和电流由两个独立的调节器分别控制，II转速调节器的输出就是电流调节器的给定，因此电流环能够随转速的偏差调节电动机电枢的电流。当转速低于给定转速时，转速调节器的积分作用使输出增加，即电流给定上升，并通过电流环调节使电动机电流增加，从而使电动机获得加速转矩，电动机转速上升。当实际转速高于给定转速时，转速调节器的输出减小，即电流给定减小，并通过电流环调节使电动机电流下降，电动机随电磁转矩减小而减速。在当转速调节器饱和输出达到限幅值时，电流环即以最大电流限制Idm实现电动机的加速，使电动机的起动时间最短，在可逆调速系

2、统中可实现电动机的快速制动。不可逆调速系统的转速电流双闭环控制原理结构图如图1所示。图1转速电流双闭环控制直流调速系统原现图2.根据系统原理图对以得到系统的动态结构图，如图2所示。图2直流双闭环调速系统动态结构图3.根据转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图，转速和电流两个调节器都采用PI调节器，按要求计算各参数，提取各元器件的仿真模块进行连接，得到按传递函数仿真的双闭环控制直流调速系统仿真模型。仿真算法为ode45,调节器的积分环节的限幅值为±12,调节器输出限幅值为±10,额定转速吋转速给定Un*=10V,转速电流双闭环控制系统模型主要参数见表1。表1转速电流双闭环控制系统模型主要参数

3、电动机Ra=0.21QLa=0.00021HUf=220VRf=146.7QLf=0Laf=0.84HJ=0.57kg-m2转速调节器PI-ASRKpn=10.49Kn=l/0.0083=120.5电流调节器PI-ACRKpi=2.48Ki=l/0.0268=37.3电抗器Ld,=0.002HLd=0.015H1）电流环仿真i-fccd200厂一

4、——j—150/IIII!IIII/IIII100IIIIIrIIII50--7-°00.^20.040.06,0厂0.1a无超调的仿真结果250150100Slepl001&-1nfeed图5转速环仿真模型图3电流环仿真模型设罝好参数后，设定仿真时

5、间为0.1S,启动仿真过程，用示波器观察仿真结果。图4-a和图4-b分别是以KT=0.25和KT=1.0的关系式按典型I型系统设计PI调节器得到的电流环的阶跃响应仿真结果，图a无超调，但上升吋间长，图b超调大，但上升时间短。0.020.010.060.080.1b超调量较大的仿真结果阁4电流环仿真波形从图4的仿真结果中可以看出，在直流电动机的恒流升速阶段，电流值低于XIn=200A,其原因是电流调节器系统受到电动机反电势的扰动，如图3所示，它是一个线性渐增的扰动量，所以系统做不到无静差，而是Id略低于Idm。2）转速环仿真转速环空载起动波形如图6-a所示。把负载电流设罝为136,满载起动，其转

6、速响应曲线如图6-b所示，起动时间延长，退饱和超调量少。图6-c为电机空200厂一

7、——j—150/IIII!IIII/IIII100IIIIIrIIII50--7-°00.^20.040.06,0厂0.1a无超调的仿真结果250150100Slepl001&-1nfeed图5转速环仿真模型图3电流环仿真模型设罝好参数后，设定仿真时间为0.1S,启动仿真过程，用示波器观察仿真结果。图4-a和图4-b分别是以KT=0.25和KT=1.0的关系式按典型I型系统设计PI调节器得到的电流环的阶跃响应仿真结果，图a无超调，但上升吋间长，图b超调大，但上升时间短。0.020.010.060.080.1b超

8、调量较大的仿真结果阁4电流环仿真波形从图4的仿真结果中可以看出，在直流电动机的恒流升速阶段，电流值低于XIn=200A,其原因是电流调节器系统受到电动机反电势的扰动，如图3所示，它是一个线性渐增的扰动量，所以系统做不到无静差，而是Id略低于Idm。2）转速环仿真转速环空载起动波形如图6-a所示。把负载电流设罝为136,满载起动，其转速响应曲线如图6-b所示，起动时间延长，退饱和超调量少。图6-c为电机空载稳定运行吋突加额定负载的转速与电流响应曲线。2000电涑响应Wil响应20001500100015001000电流咖500500-50oi0.51.5500.00.51.52.5图6转速环仿真

9、波形图从阁C的仿真结果可以看到，电动机的启动经历了电流上升、恒流升速和转速超调后的调节三个阶段。在Is时突加负载，电动机电流上升转速下降，经过0.2s左右的调节，转速恢复到给定值。