双闭环直流调速系统建模与仿真实验研究.doc

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1、双闭环直流调速系统的建模与仿真实验研究摘要利用MATLAB下的SIMULINK软件和电力系统模块库(SimPowerSystems)进行系统仿真是十分简单和直观的，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，同时将结果在示波器上显示出来。掌握了强大的SIMULINK工具后，会大大增强用户系统仿真的能力。关键词 ：matlab；simulink；双闭环；电机；调速ABSTRUCTUsingsimlinksoftwareofMATLABandSimPowerSystems,itissimpleandmanifesttosim

2、ulatethesystem.Userscanbuildupsystemmodelbygraph,andrunsimulativeprogrambypressingthemenuofSimulinkenvironment,whoseresultwilldisplayonthemonitor.User’scapabilityofsimulationwillbefortifiedmuchwiththelearningofpowerfulSIMULINKtools.KEYWORD:matlab;simulink;Doubleclosedloop;electricmotor;speedre

3、gulation一引言：本课题所涉及的调速方案本质上是改变电枢电压调速。该调速方法可以实现大范围平滑调速，是目前直流调速系统采用的主要调速方案。但电机的开环运行性能远远不能满足要求。按反馈控制原理组成转速闭环系统是减小或消除静态转速降落的有效途径。转速反馈闭环是调速系统的基本反馈形式。可要实现高精度和高动态性能的控制，不尽要控制速度，同时还要控制速度的变化率也就是加速度。由电动机的运动方程可知加速度与电动机的转矩成正比关系，而转矩又与电动机的电流成正比。因而同时对速度和电流进行控制，称为实现高动态性能电机控制系统所必须完成的工作。因而也就有了转速、电流双闭环的控制结构。一原理：按反

4、馈控制原理组成转速闭环系统是减小或消除静态转速降落的有效途径。转速反馈闭环是调速系统的基本反馈形式。可要实现高精度和高动态性能的控制，不尽要控制速度，同时还要控制速度的变化率也就是加速度。由电动机的运动方程可知加速度与电动机的转矩成正比关系，而转矩又与电动机的电流成正比。因而同时对速度和电流进行控制，称为实现高动态性能电机控制系统所必须完成的工作。因而也就有了转速、电流双闭环的控制结构。关于工程设计：直流电机调速系统是一个高阶系统，其设计非常复杂。本设计利用阶次优化的原理对系统的工程设计方法进行了分析。设计电机调速系统时应综合考虑各方面的因素，按全局最优的观点正确选择合理的阶次。二

5、仿真模型的建立 进入MATLAB，单击MATLAB命令窗口工具栏中的SIMULINK图标，或直接键入SIMULINK命令，打开SIMULINK模块浏览器窗口，如图2-52所示。由于版本的不同，各个版本的模块浏览器的表示形式略有不同，但不影响基本功能的使用。图1  SIMULINK模块浏览器窗口(1)打开模型编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏中新模型的图标或选择→Model菜单项实现。    (2)复制相关模块：双击所需子模块库图标，则可打开它，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。    如图2所示。图2模型编辑窗口    (3)修改模块参数：双击模块图案，则出现关于

6、该图案的对话框，通过修改对话框内容来设定模块的参数。 图3加法器模块对话框    双击传递函数模块（TransferFcn），则将打开如图4所示的对话框，只需在其分子Numerator和分母Denominator栏目分别填写系统的分子多项式和分母多项式系数，例如0.002s+1是用向量[0.0021]来表示的。在这里我们用它可以构建转速、电流反馈滤波器和给定滤波器。图4传递函数模块对话框    双击阶跃输入模块(Step)打开如图5所示的对话框，可以把阶跃时刻(Steptime)参数从默认的1改到0，把阶跃值(Finalvalue)从默认的1改到10。图5阶跃输入模块对话框    

7、双击交流电压源(ACVoltageSource)如图6所示的对话框，修改峰值（Peakamplitude）默认的参数100为200*sqrt(2)，修改频率（Frequency）默认参数为50。为了形成三相交流电源，三个ACVoltageSource的Phase项依次填入0、-120、-240，分别对应uA、uB、uC。（标注uA、uB、uC，可以通过单击ACVoltageSource进行修改。）图6交流电压源模块对话框    双击直流电压源模块（DCVoltageS