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1、学院日期:专业姓名：学号:单闭环无静差转速负反应调速系统的建模与仿真一、设计指标和要求限制对象电机参数为：调速系统的根本数据如下：晶闸管三相桥式全控整流电路供电的 双闭环直流调速系统,直流电动机:220V,136A,1460r/min,电枢电阻 R=0.2 Q,允许过载倍数入=1.5;电枢回路总电阻:R= 0.5 Q,电枢回 路总电感:L= 15mH,电动机轴上的总飞轮力矩：GD2= 22.5N - m,晶闸 管装置：放大系数Ks=40 ,转速反应系数：a =0.007Vmin/r ,T on=0.01s 设计要求：(1) 稳态指标：转速无静差；(2) 动态指标：空载起动到额定转速的转速超调量
2、(T n 10%二、设计思路根据设计要求,单闭环转速负反应调速系统,采用 PI限制器, 可以保证统稳态速度无静差.比例限制的直流调速系统可以获得比开 环调速系统硬得多的稳态特性,从而在保证一定静差率的要求下,能够提升调速范围；积分限制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运 行,实现无静差调速.PI限制综合了比例限制和积分限制的优点： 比例局部能迅速响应限制作用,积分局部那么最终消除稳态误差.在设计PI调节器时,如何选择参数Kp和,关键在于及要求PI 限制调速系统的稳定性好,又要求系统的快速性好,同时还要求稳态精度高和 抗干扰性能好.三、主电路比例积分限制的直流调速系统的仿真框图四、数据参数：1
3、.转速反应滤波时间常数Ln O.01S.2. 选择ASR吉构.根据设计要求,选用PI调节器.其传递函数为Wasr(S)Kn( nS 1)onS3. 计算ASR数超前时间常数:iTl0.03s o1n (Ud0 IdRa)八由于 Ce,所以Ce0.132电动机额定励磁下的转矩系数:Cm30Ce 1.26N ?m ATmGd R 0.1802s375CeCmTlL 0.03sRTs 0.00167按跟随性和抗扰性都较好的原那么,令0.333. Kp 0.25.4, 校核转速超调量设理想空载起动时z=0：1.5,R 0.5 , IdN 136N, nN 1460r/min, Ce 0.132V mi
4、n/ r,Tm0.18s,.1当 0.333 即3, Kp 0.25 时h(top) h()100%151.4 14281428100% 6.02% 10%因此,满足设计要求五、系统仿真与分析在限制系统中设置调节器是为了改善系统的静、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.利用如图的仿真模 型,改变比例系数和积分系统,可以轻而易举地得到振荡、有静差、无静差、超调大或启动快等不同的转速曲线. 下列图的仿真曲线中反映 了对给定输入信号的跟随性能指标.如果把积分局部取消,改变比例系数,可以得到不同警察率的响 应曲线直至振荡曲线；如果改变 PI调节其参数,可以得到转速响应 的超调量
5、不一样,调节时间也不一样的响应曲线. 经过比拟可以发现 系统的稳定性和快速性是一矛盾,必须根据工程的要求,选择一个合适的PI参数.当Kp 0.25 1 3,系统转速性和超调量都满足设计要 求,当Kp 0.56 , - 3时系统转速的响应无超调量,当Kp 0.8,1 11 时,系统响应的超调量较大,当快速性较好.当Kp 0.25, 1 3得以下仿真波形图：Scope:Scopel:当令Kp 0.56, - 3时,系统转速响应无超调,六、心得体会通过这次单闭环无静差转速负反应直流调速系统的设计与仿真, 我学会了利用MATLAB其中的仿真工具Simulink ,对所设计的单闭 环无静差转速负反应直流
6、调速系统的阶跃信号进行了仿真,并绘制出 各单位扰动曲线.由仿真结果说明：利用MATLAB 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动态性能, 从而 使对系统的分析和设计变得更方便,很大程度上挺高了系统设计效 率.并通过这次的实习对单闭环系统的专业知识有了更进一步的了 解,例如在设计PI调节器时,选择比例积分参数,既要求 PI限制调 速系统的稳定性好,又要求系统的快速性好,同时还要求稳态精度高 和抗干扰性能好.但是这些指标都是互相矛盾的,设计时往往需要用 如根轨迹法、频率法中的博德图、工程设计法等多种手段,反复试凑. 在稳、准、快和抗干扰这四个矛盾的方面之间取得折中,才能获得比 较满意的结果.