基于matlab／simulink双闭环调速系统设计及仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第3期佳木斯大学学报(自然科学版)v0l_25No．32OO7年O5月JoumalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition)May2007文章编号：1008一~22(2oo7)o3—0339—03基于Matlab／Simulink双闭环调速系统设计及仿真．杨林(江苏财经职业技术学院。江苏淮安223001)摘要：采用工程设计方法对双闭环直流调速系统进行设计，选择调节器结构，进行参数的计算和校验；给出系统动态结构图，建立起动、抗负载扰动的Matlab／Simulin

2、k仿真模型．分析系统起动的转速和电流的仿真波形，并进行调试，使双闭环直流调速系统趋于合理与完善．关键词：双闭环调速系统；调节器；Matlab／Simulink仿真中图分类号：TP276文献标识码：A一些工业设备，如可逆轧钢机、龙门创床等，需调速系统的基本数据如下：晶闸管三相桥式全要正、反转运行，要求尽可能地缩短起动、制动过程控整流电路供电的双闭环直流调速系统，直流电动的时间，而且要有良好的起动、制动特性．直流电动机：220V，136A，1460r／rain，电枢电阻R=0．2Q，允机双闭环调速系统具有极好起动、运行和控制性许过载倍数=1．5；电枢回路总电阻：

3、R=0．5Q，能，在工业生产特别是冶金工业中运用非常广泛．电枢回路总电感：L=15mH，电动机轴上的总飞轮直流电机双闭环调速系统的工程设计主要是设计力矩：GD=22．5N·，晶闸管装置：放大系数K两个调节器．调节器的设计一般包括两个方面：第=40，电流反馈系数：=O．05V／A，转速反馈系数：a一选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足=0007Vmin／r，滤波时间常数：=0．002s，：所需的稳态精度．第二选择调节器的参数，以满足O．01s动态性能指标．本文根据计算调节器的时间常数，选择调节器的结构，再通过计算确定两个调节器的参数，最后采用Simuli

4、nk进行仿真，得到调速系统的起动波形和扰动曲线．由仿真结果可以看出，能够得到比较满意的结果，由此证明系统的可行性，能实现理想起动．图1转速、电流双用环调速系统1双闭环调速系统的组成设计要求：(1)稳态指标：转速无静差；为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电(2)动态指标：电流超调量石≤5％，空载起动流，二者之间实行串联连接．把转速调节器ASR的到额定转速的转速超调量≤10％输出当作电流调节器ACR的输入，再用电流调节先从电流环人手首先设计好电流调节器，然器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置GT，TA后把整个电流环看

5、作是转速调节器的一个环节，再为电流传感器，TG为测速发电机．从闭环结构上设计转速调节器．看，电流调节环在里面，叫做内环，转速调节环在外边，叫做外环，这样就形了转速、电流双闭环调速系2．1电流调节器的设计统．如图1所示．2．1．1计算时间常数2双闭环直流调速系统的设计经查表，三相桥式电路的平均失控时间=0．00167s，电流环小时间常数=Ts+Toi=0．建立双闭环调速系统的动态结构，如图2所示．①收稿日期：20o7—02一l9作者简介：杨怀林(1967一)，男，江苏淮安人，江苏财经职业技术学院讲师．维普资讯http://www.cqvip.com佳木斯大学学

6、报(自然科学版)2007年领先时间常数．其中r==0．003s，为满足的要00367s，电枢回路的电磁时间常数。=去=0．03s求，应取。=0．5因此：。==136．2．1．2确定电流调节器结构和参数i根据性能指标要求≤5％，且。／=2s～，于是可以求得ACR的比例放大系数K=71·1744<10-1．022为了使电流环稳态上做到无静差以获得理想故电流调节器的传递函数的堵转特性，动态上保持电动机电枢电流的不超㈤=调，保证系统的跟随性．把电流环校正成典型I型系统，其传递函数为：经过校验，满足晶闸管整流装置传递函数近似条件，也满足电流环小时间常数近似处理条件，设

7、()：计后电流环可以达到的动态指标=4．3％≤5％式中K，分别为电流调节器的比例放大系数和满足设计要求．图2电流、转速双闭环调速系统的动态结构图转矩电流比：C=30C：1．26Nm／A2．2速度调节器的设计。电力拖动系统的机电时间常数：2．2．1计算时间常数GD2R电流环等效时间常数：2i=0．o0734s==0．18s,则=11．7转速环小时间常数：=2Ts+=0．01734s则转速调节器的传递函数为：2．2．2确定转速调节器结构和参数，(rs+1)wash()=—在转速调节器设计时，可以把已经设计好的电流环作为转速环的控制对象．为了实现转速无静11．7(

8、00867s+1)1．01439s+11．7差，提高