電氣傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)simulink仿真.doc

電氣傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)題目：轉(zhuǎn)速反饋控制調(diào)速系統(tǒng)的仿真姓 名 韓雪晴 學(xué) 院 信息與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí) 2009級(jí) 學(xué) 號(hào) 20093615531 指導(dǎo)教師 趙枚 一、 概述調(diào)節(jié)原理帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，中有一臺(tái)與電動(dòng)機(jī)通州安裝的測(cè)速發(fā)電機(jī)TG，引出與被調(diào)量轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)反饋電壓Ub，與給定電壓UB相比較后，得到轉(zhuǎn)速偏差電壓Ub，經(jīng)放大器A，產(chǎn)生電力電子轉(zhuǎn)換器UPE的控制電壓Uc，用以控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n實(shí)驗(yàn)原理圖如下圖利用MATLAB下的SIMULINK軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真是十分簡(jiǎn)單和直觀的，SIMULINK提供了使用系統(tǒng)模型框圖組態(tài)的仿真平臺(tái)，使用SIMULINK進(jìn)行仿真和分析可以像在紙上繪圖一樣簡(jiǎn)單。用戶可以用圖形化的方法直接建立起仿真系統(tǒng)的模型，并通過(guò)SIMULINK環(huán)境中的菜單直接啟動(dòng)系統(tǒng)的仿真過(guò)程，同時(shí)將結(jié)果在示波器上顯示出來(lái)，SIMULINK也實(shí)線與MATLAB，C或者FORTRAN之間的數(shù)據(jù)傳遞。所以，掌握強(qiáng)大的SIMULINK工具會(huì)大大地增強(qiáng)用戶系統(tǒng)的仿真能力。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 進(jìn)一步學(xué)習(xí)利用MATLAB下的SIMULINK來(lái)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 2、 掌握轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的原理。3、 學(xué)會(huì)利用工程的方法設(shè)計(jì)ACR、ASR調(diào)節(jié)器的方法三、實(shí)驗(yàn)原理 SIMULINK的簡(jiǎn)介： Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。 功能： Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。 Simulink®是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。. 構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB® 緊密集成，可以直接訪問(wèn)MATLAB大量的工具來(lái)進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。4、 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)各環(huán)節(jié)參數(shù)如下：直流電動(dòng)機(jī)：額定電壓UN=220V，額定電流IdN=55A,額定轉(zhuǎn)速nN=1000r/min；電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=0.129V.min/r；放大系數(shù)Ks=40,滯后時(shí)間常數(shù)Ts=0.00178s,電樞總電阻R=1.0；電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.00178s，電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.075s。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=0.01V.min/r。對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓U*n=10V.2、轉(zhuǎn)速環(huán)的MATLAB計(jì)算、建立及仿真 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)利用LATLAB仿真內(nèi)容4、 系統(tǒng)模型編輯窗口打開(kāi)simulink主界面，新建一個(gè)文件，拉出各個(gè)模塊，組成如圖所示 5、 修改模塊參數(shù)，完成模塊連接，比例積分控制的無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型6、 仿真模塊的運(yùn)行選取Kp=0.28，1/=3.1。此時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)無(wú)超調(diào)圖像如下6、 調(diào)節(jié)其參數(shù)的調(diào)整在控制系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)節(jié)器是為了改善系統(tǒng)的靜、動(dòng)性能。在采用PI調(diào)節(jié)器以后，構(gòu)成的是無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)。利用仿真模型改變比例系數(shù)和積分系數(shù)，可以輕而易舉的得到震蕩、有靜差、無(wú)靜差、超大或啟動(dòng)快等不同的轉(zhuǎn)速曲線。上圖的仿真曲線中反應(yīng)了對(duì)給定輸入信號(hào)的跟隨性能指標(biāo)。如果改變PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，可以得到轉(zhuǎn)速的超調(diào)量不一樣、調(diào)節(jié)時(shí)間也不一樣的響應(yīng)曲線。經(jīng)過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性是一對(duì)矛盾，必須根據(jù)工程的要求，選擇一個(gè)合適的PI參數(shù)?，F(xiàn)調(diào)整參數(shù)此時(shí)Kp=0.85，1/t=15.5，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的響應(yīng)的超調(diào)較大，但快速性好。仿真圖形如下：五、小結(jié)與體會(huì) 這次課程設(shè)計(jì)中，我們學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的東西，尤其是在Matlab仿真上面有很多自己不懂的地方，我在此用了很多時(shí)間和精力。 本次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容-轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)有了更深的理解，對(duì)典型I系統(tǒng)設(shè)計(jì)加深了認(rèn)識(shí)。通過(guò)matlab的仿真，使我對(duì)雙閉環(huán)反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)有了直觀的印象。 六、參考文獻(xiàn)1阮毅.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社2009；2洪乃剛.電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.3黃忠霖電力電子技術(shù)的MATLAB實(shí)踐國(guó)防工業(yè)出版社 2009