机电控制系统大作业—直流电机双闭环调速系统matlab仿真.doc
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Harbin Institute of Technology
机电控制系统分析与设计
课程大作业（一）
课程名称：机电控制系统分析与设计
设计题目：基于MATLAB的直流电机
双闭环调速系统的设计与仿真
院 系：机电工程学院
班 级：
分 析 者：
学 号：
设计时间：2012年7月1日
哈尔滨工业大学
Harbin Institute of Technology
机电控制系统分析与设计
课程大作业（二）
课程名称：机电控制系统分析与设计
设计题目：四相反应式步进电机
环形分配器的设计与分析
院 系：机电工程学院
班 级：0908107
分 析 者：吴东
学 号：1093210417
设计时间：2012年7月1日
哈尔滨工业大学
1.计算电流和转速反馈系数
电流反馈系数：
转速反馈系数：
电流环的设计
确定时间常数
题目给出电流反馈滤波时间常数，由PWM功率变换器的开关频率10kHz得调制周期按电流环小时间常数的近似处理方法，取
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
选择调节器参数
超前时间常数：。
电流环按超调量考虑，电流环开环增益：取，因此
于是，电流调节器的比例系数为
检验近似条件
电流环的截止频率。
近似条件一：
现在，，满足近似条件。
近似条件二：
现在，，满足近似条件。
近似条件三：
现在，，满足近似条件。
编制Matlab程序，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
根据设计结果可得：
，
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
Matlab程序如下：
n1=0.8;d1=[1];s1=tf(n1,d1);
n2=6;d2=[0.0003 1];s2=tf(n2,d2);
n3=17.7778;d3=[1];s3=tf(n3,d3);
n4=[0.008 1];d4=[0.008 0];s4=tf(n4,d4);
n5=0.125;d5=[0.008 1];s5=tf(n5,d5);
sys=s2*s3*s4*s5;
margin(sys);
grid on
图1 经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线
2）绘制经过小参数环节合并近似后的电流环单位阶跃响应曲线
建立如下的动态结构图
图2 电流环simulink动态结构图
执行以下matlab程序：
%MATLAB PRGRAM L581.m
[a1,b1,c1,d1]=linmod(m1);
s1=ss(a1,b1,c1,d1);
step(s1)
图3 经过小参数环节合并近似后的电流环单位阶跃响应曲线
由图3可看出超调量为4.32%5%，故满足设计要求。
编制Matlab程序，绘制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响应曲线
根据设计结果可得：
，
1）绘制未经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线
Matlab程序如下：
n1=0.8;d1=[1];s1=tf(n1,d1);
n2=4.8;d2=[0.0001 1];s2=tf(n2,d2);
n3=17.7778;d3=[1];s3=tf(n3,d3);
n4=[0.008 1];d4=[0.008 0];s4=tf(n4,d4);
n5=0.125;d5=[0.008 1];s5=tf(n5,d5);
n6=1.25;d6=[0.0002 1];s6=tf(n6,d6);
sys=s2*s3*s4*s5*s6;
margin(sys);
grid on
图4 未经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲线
2）绘制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
建立如下的动态结构图
图5 电流环simulink动态结构图
执行以下matlab程序：
%MATLAB PRGRAM L581.m
[a1,b1,c1,d1]=linmod(m1);
s1=ss(a1,b1,c1,d1);
step(s1)
图6 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
由图6可看出超调量为4.56%5%，故满足设计要求。
转速环的设计
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：
（2）选择转速调节器结构
由转速无静差要求，转速调节器中必须包含积分环节；有根据动态要求，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
（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
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