运动控制系统仿真

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1、运动控制系统仿真专业：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：何爽1.转速反馈控制直流调速系统各环节参数如下：直流电动机：额定电压UN=220V，额定电流IdN=55A，额定转速nN=1000r/min，电动机电动势系数Ce=0.192Vmin/r假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167s电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s转速反馈系数α=0.01Vmin/r对应额定转速时的给点电压Un*

2、=10V1、单闭环无静差转速负反馈调速系统的仿真PI控制器在于被控对象串联时，相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能，而增加得负实部零点则可减小系统的阻尼程度。单闭环无静差转速负反馈调速系统的仿真模型：改变PI调节器的参数，单闭环无静差转速负反馈调速系统的仿真结果如下：Kp=0.25，1/τ=3时转速电流Kp=0.56，1/τ=11.43时转速电流Kp=0.8，1/τ=15时转速电流分

3、析：若调节器参数是：Kp=0.25，1/τ=3，系统转速的响应无超调，但调节时间很长；若是：Kp=0.8，1/τ=15，系统转速的响应的超调较大，但快速性较好。和比例调节器相比，比例积分调节器能很好的消除静差。以下改变Kp，而1/τ保持不变，仿真结果如下：Kp=10，1/τ=15时转速电流Kp=10，1/τ=15时转速电流Kp=20，1/τ=15时转速电流Kp=30，1/τ=15时转速电流可见在积分系数不变时，改变比例系数时，系统由稳定，到振荡再到不稳定以下改变1/τ，而Kp保持不变，仿真结果如下：Kp=0.2

4、5，1/τ=10时转速电流Kp=0.25，1/τ=20时转速电流Kp=0.25，1/τ=40时转速电流Kp=0.25，1/τ=100时转速电流可见在保持比例系数不变，改变积分系数时系统逐渐由稳定状态过度到振荡状态在控制系统中设置调节器是为了改善系统的系统的静动态性能。在采用了PI调节器以后，构成的是无静差调速系统。利用上图的仿真模型，改变比例系数和积分系数，可以得到振荡，有静差，无静差，超调大或启动快等不同的转速曲线。改变PI调节器的参数，可以得到转速响应的超调量不一样，调节时间也不一样的响应曲线。由以上仿真图

5、形可见随着比例系数Kp和积分系数1/τ的增大，系统的超调量在增大，稳定性变差，调节时间变短，快速性增强。即系统的稳定性和快速性是一对矛盾，必须根据工程的要求，选择一个合适的PI参数。2.单闭环有静差转速负反馈调速系统的仿真把上述仿真模型中的积分部分去掉，P控制只改变系统的增益而不影响相位，它对系统的影响主要反映在系统的稳态误差和稳定性上，增大比例系数可提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差，从而提高系统的控制精度，但这会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统的不稳定单闭环有静差转速负反馈调速系统的仿真模型如

6、下：该系统模型的闭环传递函数为：Wcl（s）=K=特征方程为=0即TsTiTmS3+Tm(Ts+Ti)S2+(Tm+Ts)S+K+1=0由劳斯判据可知：S3TsTiTmTm+TsS2Tm(Ts+Ti)K+1S1Tm+Ts-0S0若要系统稳定，则要求K<改变比例系数，可得到单闭环有静差转速负反馈调速系统的仿真结果：当Kp=0.25时转速电流当Kp=0.56时转速电流当Kp=0.8时转速电流当Kp=10时转速电流当Kp=30时转速电流分析：图中是的仿真图形，可见随着比例系数增大，超调量随着增大，稳定性变差，比例系数

7、过大时，系统变得不稳定。由仿真结果表明，利用MATLAB的simulink对各调速系统进行仿真设计，可以迅速直观地分析出系统的跟随性能、抗扰性能及稳定性，使得对系统进行分析、设计及校正变得更简单方便，大大缩短了系统调试周期，提高了开发系统效率。对于调速系统的设计，MATLAB的simulink确实是个经济、简单、快速、高效的工具。2.转速、电流反馈控制直流调速系统双闭环调速系统的工作过程和原理:在启动阶段，电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号，经放大后输出的电压保持为限幅值,速

8、度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器,此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值,电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后,速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节