哈工大机电控制技术 大作业1

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1、《机电控制技术》课程大作业一基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：1108110学号：1110811005姓名：崔晓蒙2013-06-17一．设计任务设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H桥PWM方式驱动，已知电动机参数为：设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H桥PWM方式驱动，已知电动机参数为：额定功率200W；额定电压48V；额定电流4A；额定转速n=500r/min；电枢回路总电阻R=0.8W；(本次选为8W）允许电流过载倍数l=2；电势系数0.04

2、Vmin/r；电磁时间常数0.008s；机电时间常数0.5；电流反馈滤波时间常数0.2ms；转速反馈滤波时间常数1ms；要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压10V；两调节器的输出限幅电压为10V；PWM功率变换器的开关频率10kHz；放大倍数4.8。试对该系统进行动态参数设计，设计指标：稳态无静差；电流超调量5%；空载起动到额定转速时的转速超调量s£25%；过渡过程时间0.5s。二．设计说明书1.计算电流和转速反馈系数电流反馈系数：转速反馈系数：2.电流环的动态校正过程和设计结果2.1确定时间常数由题给电流反馈滤波时间常数，调制周期

3、，按电流环小时间常数的近似处理方法，有2.2选择电流调节器结构电流环可按Ⅰ型系统进行设计。电流调节器选用PI调节器，其传递函数为2.3选择调节器参数超前时间常数：。电流超调量由题给为，电流环开环增益：取，因此于是，电流调节器的比例系数为2.4检验近似条件电流环的截止频率。1）近似条件一：现在，，满足近似条件。1）近似条件二：现在，，满足近似条件。2）近似条件三：现在，，满足近似条件。3.Matlab仿真1绘制经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线和未经过小参数环节合并近似处理的电流环开环频率特性曲线和单位阶跃

4、响应曲线。经过小参数环节合并源程序：sys0=1/1.25;sys1=tf(6,[0.00031]);sys2=tf(0.125,[0.0081]);w=17.78*tf([0.0081],[0.0080]);figure(1);margin(sys1*sys2*w);holdongridonfigure(2);closys1=sys0*sys1*sys2*w/(1+sys1*sys2*w);t=0:0.0001:0.006;step(closys1,t);gridon经过小参数环节合并的电流环单位阶跃响应经过小参数环节合并的电流环频率

5、响应如图不知为何不显示超调量，通过自己计算，可知，满足超调量的要求。未经过小参数环节合并源程序：sys0=tf(1,[0.00021]);sys1=tf(1.25,[0.00021]);sys2=tf(4.8,[0.00011]);sys3=tf(0.125,[0.0081]);w=17.78*tf([0.0081],[0.0080]);figure(1);margin(sys1*sys2*sys3*w);holdongridonfigure(2);closys1=sys0*sys2*sys3*w/(1+sys1*sys2*sys3*w

6、);t=0:0.0001:0.005;step(closys1,t);gridon未经过小参数环节合并的电流环单位阶跃响应未经过小参数环节合并的电流环频率响应超调量为，满足超调量的要求。通过对经过小参数环节合并近似后的电流环单位阶跃响应曲线和未经过小参数环节合并近似后的电流环单位阶跃响应曲线的对比可知，两者的结果是极其相似的。所以可以将小惯性环节合并成一个惯性环节，从而简化电流环，而不影响结果。4.转速环的设计4.1确定时间常数电流环的等效时间常数：。转速滤波时间常数：。转速环小时间常数近似处理：4.2选择转速调节器结构由转速稳态无静差

7、要求，转速调节器中必须包含积分环节；又根据动态要求，应按典型Ⅱ型系统校正转速环，因此转速调节器选用PI调节器，其传递函数为4.3选择调节器参数按跟随性和抗扰性能均比较好的原则又需要满足超调量的要求，取h=10（若h=5，超调量为37.6%>25%，不满足要求），则转速环调节器的超前时间常数为。转速环开环增益为：转速调节器的比例系数为：4.4检验近似条件转速环的开环截止频率为。1）近似条件一：现在，，满足近似条件。2）近似条件二：现在，，满足近似条件。5.Matlab仿真2绘制经过小参数环节合并近似后的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应

8、曲线和未经过小参数环节合并近似处理的转速环开环频率特性曲线和单位阶跃响应曲线源程序：n=50;sys1=tf(0.016,[0.00161]);sys2=tf(8,[0.020]);w=53.71*tf([