发电机励磁控制系统matlab仿真

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1、《自动控制原理》MATLAB仿真实验报告程：自动控制原理题冃：发电机励磁控制系统院系：电气工程学院班级：2010021姓名：学号：20102168发电机励磁控制系统（PID、超前、滞后控制）仿真1+7；S1+7}S1+7；’S一、仿真模型提高系统稳态精度作用不大，系统抗干扰能力宥所卜*降（一般用于稳态精度已基本满足耍求，但动态性能差的系统）：利用校正函数G⑷=（6T>1）1"4"TS求得参数进行校正。（3）滞G校正控制器滞活校正装置将给系统带来滞后的相角。引入滞后校正装置的真正0的不是为了提供一个滞后

2、相角，而是要使系统增益适当衰减，以便提高系统的稳态精度。1）对系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的场合；2）若待校正系统已具备满意的动态特性，而稳态性能不满足指标要求，也可采用申联滞后校正来提高稳态精度，同时保持其动态特性基本不变。利用校正函数1+75+aTS汉〉1）进行校正。三、实验步骤与分析计算如下图2所示，发电机励磁控制系统模型在未加入任何控制的模型。图2控制系统在未加入控制器吋的模11StepResponse1234567Time(sec)186420••••oooO阁3未加控制

3、器时阶跃输入响应曲线Figure1mp)9pnuew500-SO•100BodeDiagramGm=15.7dB(at6.66rad/sec),Pm=36.4deg(at2.48rad/sec>(s^prseqd-90-180•2702*Io1cyneuSd/a(r130File£dityiewInsertloolsi^esktopWindowHelp□魯

4、系统Y>50°，误差系数人于40dB的要求有较人的差距。同时可以得到控制系统的根轨迹图和开环响放llh线图。1)PID控制器对系统进行控制使积分环节和微分环节模块不发生作用，单独调整比例参数，逐渐增大，大约在K=3.6的时候，出现了4:1的衰减比，如图3所示。图5PID控制阶跃输入响成曲线(3)测取和换算相关数据有：1/3.6=0.2778,7；=1.1786。根据经验公式表换算:PID参数：Kp=4.5,7；二0.3536,7；=0.1179。il•匕I?73仆卜4.5=4.5+—+0.53s因此s

5、A^=4.5，A；=12.73,心=0.53。Bode图如图5所示BodeDiagramGm=Inf,Pm=32.9deg(at5.91rad/sec)10•210-110'11010Frequency(rad/sec)图5由图5可知，相位域量y=32.9°,不满足要求，调整久、么，当K=10,心=0.7时,Bode图如图6所示，此时相位域量/=52.r,误差系数大于40,满足要求。102BodeDiagram1010*110。101Frequency(rod/sec)(gp)apnli(esseqd

6、图6图73)使用超前环节进行控制设Kp=50,C()(5)=,Bode图如图9所示。由图可知，校正前(0.55+1)(55+1)系统和位域量7二27.9",控制器选用超前环节斤⑺二〜(6Z>l)o1"FTS1.4StepResponse图8超前环节控制阶跃输入响应曲线BodeDiagramGm=InfdB(atInfrad/sec),Pm=27.9deg(at4.25rad/sec)Frequency(rad/sec)?20204060

7、，要-50°-27.9°+7°二29.r汉=1±^=2891-sin仏16*Vl89Gf.⑴二50•二0.098距横轴-201g士=-4.61-201ogV^=-4.36处的原L(eo)线上做垂线与横轴的交点为⑴…o由閉7可知，69,n=6rad/seca)m=5.3rad/sec。1+0.28351+0.0985Gs=Gc(5)G0(5)=50•1+0,2835(1+O.O98‘O(l+0A?)(l+5x)超前校正AS的Bode图如图10所示：BodeDiagramGm=InfdB(atInfrad

8、/sec),Pm=50.9deg(at5.54rad/sec)由图10可知，和位域量”50.9"，误差系数KP=50,满足条件。4020(gp)ap.^u6ez<6ap)seqd0-20-40-60-800-45•18010-9010°101Frequency(rad/sec)图104)使用滞P环节进行控制co,=—=—697=0.155rad/sec1rioc校正前系统相位域量/=27.9"，控制器选用滞后环节戸；）=1+751+ocTS6Z〉1）。-