双闭环直流调速系统仿真课程设计.doc

(洛阳工业高等专科学校自动化系，河南471003) 摘要:针对直流调速系统理论设计与实际要求相差较大的现彖，木文利用matlab/simulink仿真平台对直 流调速系统的理论设计结果进行仿真；通过系统仿真以灵活调节各项参数，从而获得理想的设计结果；实 践表明，利用仿真技术可以大大地减少直流双闭环调速系统的设计和调试强度。 关键词：直流调速 理论设计 系统仿其 中图分类号：TP183； TM342 文献标识码：B 0前言 在直流双闭环调速系统设计中，在理论设计基础上根据实际系统运行情况作参数的调 整是系统设计调试过程必不可少的一部分。原因在于系统的实际参数，往往与理论设计时所 用的值冇一定的误差，而FL系统某些环节菲线性因素影响会使系统在理论设计参数后并不能 立即获得理想的调速性能，因此需耍通过调试过程才能获得理想性能。传统的调试方法不仅 增加系统的设计与调试强度而且不易产生预期结果。matlab/simulink仿真平台是基于模型化 图形组态的动态系统仿真软件，利用这种仿真工具可以不运行实际系统，只要在计算机上建 立数字仿真模型，模仿被仿真对象的运行状态及其随时问变化的过程。通过对数字仿真模型 的运行过程的观察和设计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特征，以此来估计和推断 实际系统的真实参数和真实性olfU.B.nJ以非常方便地完成调试过程口能十分直观地得到系统 输出波形。利用matlab/simulink仿真工具有效地对直流调速系统进行参数调试，对以非常氏 观地观察电动机电流和转速响应情况进行静态和动态分析，是日前国际上广泛流行的工程仿 真技术。本文利用matlab仿真工具对直流调速系统进行仿真分析，通过仿真方法来调整理 论设计所得的参数，找出系统调节器的最佳参数，仿真结果可以用来指导实际系统的设计。 1直流调速系统的理论设计 1.1系统组成及要求 木文研究的对象为电流转速双闭环直流调速系统，其系统动态结构框图如图1所示， 系统参数如下：电动机：UN - 220V ； I” =1364； nN = 1460卩〃7 ； Ce = 0.132v/rpm ； 允许过载倍数：A = 1.5；三和桥式整流装置放大倍数：Ks =40；电枢回路总电阻: 心=0.50；时问常数：7；= 0.03$ ； Tm =0.1855,电流反馈系数：J3 = Q.Q5V/A； 转速反馈系数：a = Q.01V/rpm. 设计要求：(1)稳态指标：无静差；(2)动态指标：电流超调量ctz- 5% ,启动到额定转 速时的转速超调量7〃 10%; 1.2电流调节器设计 1:确定时间常数。 (1)整流装置滞后时间常数7；三相桥式电路的平均失控时间7； =0.0017」(2)电 流滤波时间常数7；?三相桥式电路每个波头的时间是3.33ms,为了基木滤平波头，应该有 （1?2）。=3.33处，因此取Toi = 0.0025 ； （3）电流环小时间常数心 按小时间常数近似 处理，取心=Ts +Toi = 0.0037$。 图1直流双闭坏调速系统动态结构图 2：确定将电流环设计成何种典型系统 根据设计要求:① 5%，而且 T, % = 0.03/0.0037 = 8.1110,因此设计成典 型I型系统。 ASR ACR 3：电流调节器的结构选择 _ 电流调节器选用比例积分调节器（PI），其传递函数为WAC,（s） = Ki（Tis + l）/Tiso 4：选择电流调节器参数 电流调节器超前时间常数：r, = 7； = 0.035 :电流开环增益：因要求（T, 5% ,故 =0.5,因此 心=0.5/G =0.5/0.0037 = 135.1$t,于是电流调节器的比例系 数为 Ki=K“jRI/3K, =1.013 5：校验近似条件 电流环截止频率％ =匕=135.ir 1） 校验晶闸管装置传递函数的近似条件是否满足：久1/3TV,因为1/37； = 196,「 % ,所以满足近似条件； 2） 校验忽略反电动势对电流环影响的近似条件是否满足：0?止3jl/7；0 ,由于 3jl/7；“7； = 40.3L v轴，满足近似条件； 3） 校验小时间常数近似处理是否满足条件：吗? 5（1/3）J1/7X , 巾于（1/3）JD帀7 = 180.8* 5,满足近似条件。 按照上述参数，电流环满足动态设计指标要求和近似条件。 1.3速度调节器设计 1：确立吋间常数。(1)电流环等效吋间常数为2、=0.0074$； (2)电流滤波吋间常数7；“ 根据所川测速发电机纹波情况，取匚=0.015； (3)转速坏小时间常数兀”按小时间常数近 似处理，取心=2心+7；” = 0.0174$ o 2：确定将转速环设计成何种典型系统 由于设计耍求转速无静差，转速调节器必须含有积分环节