武汉工程大数字仿真cad实验报告(编辑修改稿)

武汉工程大数字仿真cad实验报告(编辑修改稿)内容摘要：

UsIs （ 7） E． 双闭环控制直流电动机调速 系统的动态数学模型 根据以上分析，可得双闭环控制系统的动态结构图如下 1/1lRTs mRTs1eC1ssKTs ()A CRWs()A SRWs nU  iU  ctU 0dU dLI dI n nU iU_ __ _ 图 4 双闭环控制系统的动态结构图 实验系统参数 系统中采用三相桥式晶闸管整流装置，基本参数如下： 直流电动机： 220V， ， 1480r/min， eC =（ r/min）， 允许过载倍数 λ=。 晶闸管装置： 76sK。 电枢回路总电阻： R=。 4 时间常数： lT =， mT =。 反馈系数： α=（ r/min）， β=。 反馈滤波时间常数： oiT =， onT =。 调节器参数设计 设计多 闭 环控制系统的一 般原则是：从内环开始，一环一环地逐步向外扩展。 在这里 是：先从电流环入手，首先设计好电流调节器，然后把整个电流环看作 是 转速调节系统中的一个环节， 再 设计转速调节器。 双闭环控制系统的动态结构图绘于图 5，它增加了滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定滤波环节。 其中 Toi为 电流反馈滤波时间常数 ， Ton为 转速反馈滤波时间常数 1/1lRTs mRTs1eC1ssKTs ()A CRWs()A SRWsnU  iU  ctU 0dU dLI dI n___ _11oiTs 1onTs1oiTs11onTs 电 流 环图 5 双闭环控制系统的动态结构图 （ 1） 电流调节器的设计 对于电力拖动控制系统，电流环通常 按典型 Ⅰ 型系统来设计。 要 把内环 校正成典型 Ⅰ 型系统，显然应该采用 PI 调节器，其传递函数可以写成 1() iACR iisW s K s  （ 8） 式中 Ki—电流调节器的比例系数； i —电流调节器的超前时间常数。 5 为了让调节器零点对消掉控制对象的大时间常数 （ 极点 ） ，选择 ilT （ 9） 一般情况下，希望超调量 σ%≤5%时，取阻尼比 ξ=，   ， 得： 12IiK T，（ i s oiT T T ） （ 10） 又因为 isIiKKK R （ 11） 得到 0 . 52i l liI s s i s iR T R TRKK K K T K T       （ 12） （ 2） 转速调节 器的设计 对于电力拖动控制系统，转速环通常希望具有良好的抗扰性能， 因 此 我们 要 把转速环校正成典型 Ⅱ 型系统。 要把转速环校正成典型 Ⅱ 型系统， ASR 也应该采用 PI 调节器，其传递函数为 1() nASR nnsW s K s  （ 13） 式中 Kn—电流调节器的比例系数； n —电流调节器的超前时间常数。 转速开环增益 nN n e mKRK CT （ 14） 按照典型 Ⅱ 型系统的参数选择方法， nnhT  ，（ 2n i onT T T） （ 15） 2212N nhK hT （ 16） 考虑到式（ 14）和（ 15），得到 ASR 的比例系数 ( 1)2 emnnh C TK h RT （ 17） 一般以选择 h=5 为好所以 ： 5nnT  ，2650N nK T  （ 18） 经过如上设计 ,得到的 双闭环控制 系统从理论上讲有如下动态性能：电动机起动 6 过程中电流的超调量为 %，转速的超调量为 %。 （ 3） ACR 和 ASR 的理论设计及结果 ① 电流环的设计 电流环的设计具体设计步骤如下： a， 确定时间常数 整流装置滞后时间常数 Ts 按表 1，三相桥式电路的平均失控时间 Ts=。 电流滤波时间常数 Toi=。 电流环小时间常数 iT 取 67 67si s oiT T T     。 b， 选择电流调节器结构 电流调节器选择 PI 型，其传递函数为 1()iACR iisW s K s  （ 19） c， 选择电流调节器参数 ACR 超前时间常数：  。 ACR 的比例系数为 0 . 0 1 8 6 . 5 87 4 . 9 6 0 . 2 9 20 . 4 7 6iiI sRKK K      （ 20） d， 校验近似条件 由 电流环截止频率 ， 晶闸管装置传递函数近似条件 ， 忽略反电势对电流环影响的条件 ， 小时间常数近似处理条件 等考虑得 电流调节器传递函数为 0 . 0 1 8 1 0 . 0 1 8 1( ) 0 . 2 9 20 . 0 1 8 0 . 0 6 2A C R ssWs    （ 21） ② 转速环的设计 具体设计步骤如下： a， 确定时间常数 按小时间常数近似处理，取 2 0 .0 1 3 3 4 0 .0 0 5 0 .0 1 8 3 4 sn i onT T T    。 7 b， 选择转速调节器结构 由于设计要求无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态要求，应按典型 Ⅱ 型系统设计转速环。 故 ASR 选用 PI 调节器，其传递函数为 1()nASR nnsW s K s  （ 22） c， 选择转速调节器参数 按 典型 Ⅱ 型 系统最佳参数 的原则，取 h=5，则 ASR 的超前时间常数为 5 34 s 7snnhT     转速开环增益 2 22 2 216 1 /s 3 5 6 .7 7 s2 2 2 5 0 .0 1 8 3 4N nhK hT    于是， ASR 的比例系数为 ( 1 ) 6 0 . 4 0 . 1 3 1 0 . 2 5 1 9 . 3 32 2 5 0 . 0 0 3 3 7 6 . 5 8 0 . 0 1 8 3 4emnnh C TK h R T         d， 校验近似条件 从 转速环截止频率 ， 电流环传递函数简化条件 ， 小时间常数近似处理条件 等考虑得： 转速调节器传递函数为 0 .0 9 1 7 1 0 .0 9 1 7 1( ) 1 9 .3 30 .0 9 1 7 0 .0 0 5A S R ssWs    （ 23） ③ ASR 输出限幅值的确定 当 ASR 输出达到限幅值 U*im，转速外环呈开环状态，转速的变化对系统不再产生影。