综合训练项目一题目：转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真期：学专业:级：班名：姓学号：指导教师：辽宁工程技术大学成绩评定表综合训练项目一题目：转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真目的：通过仿真，学生可以对各模块性能、电路连接情况有所了解并直观地看到仿真结果；通过对仿真参数进行调整，可以使学生了解参数变化对系统性能的影响。
要求：针对知识单元二的转速、电流双闭环直流调速系统的调节器工程设计方法，利用MATLAB/simulink中的电力系统工具箱搭建系统仿真模型，验证调节器工程设计方法得到的参数并合理调节参数，利用该模型学生可以分析双闭环直流调速系统的启动性能、系统突加减变负载运行工况下的速度、电流及转矩变化情况以及系统抗电网电压等各种扰动下的速度响应。
任务:某晶闸管供电的双闭环直流调速系统,整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132V·min/r,允许?k?40；电枢回路总电阻过载倍数，；晶闸管装置放大系数?0.5R??1.5s T?0.0017sT?0.18ssT?0.03，电流反，机电时间常数，电磁时间常数msl?s?0.002T，转速反馈系数馈滤波时间常数，电流反馈系数A V/?0.05oi?，空载起动到额定转速时的转速超调量要求转速无静差，rmin/0.05V????10%。
n1、采用工程设计方法设计电流调节器和速度调节器,建立各自的动态数学模型；2、用MATLAB/Simulink仿真软件建立电流环仿真模型；3、分析电流环不同参数下的仿真曲线；4、用MATLAB建立转速环仿真模型；5、分析转速环空载启动、满载启动、抗扰波形图仿真曲线；6、针对仿真模型进行演示答辩，考查其掌握程度转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器。
按照设计多环控制系统先内环后外环的一般原则，从内环开始，逐步向外扩展，在双闭环系统中应该先设计电流调节器，然后再把整个电流环看做是转速调节器中的一个环节，在设计转速调节器。
双闭环调速系统结构框图如下图所示：增加了滤波环节：电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节，由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需加低通滤波。
T 按需要选定，这样的滤波环节传递函数可用一阶惯性来表示其滤波时间常数oi 以滤平电流检测信号为准，然而在抑制交流分量的同时滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，其意义是让给定信号和反馈信号经过相同的延时，使二者在时间上得到恰当的配合，从而带来设计上的方便。
一、电流调节器的设计：*?)(Us K/R is ?ASR(Ts ?1)(Ts ?1) ?l电流环化简后的结构框图4综合训练项目一其中（近似处理） 式 （1-1） T ?TT ?oiis ?1、电流调节器结构的选择首先考虑把电流环校正成哪一类典型系统。
从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，由上图可以看出采用典型I 型就够了。
再从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流突加控制时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。
为此，电流环应以跟随性能为主，即应选用典型I系统。
电流环控制对象是双惯性型的，要校正成典型I系统，显然应采用PI型的?s?1)K(ii?(s)W式（电流调节器，其传递函数可以写成：1-2）ACR?s i K ----电流调节器的比例系数式中i? -----电流调节器的超前时间常数。
i为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择?T = （电磁时间常数）式（1-3）li?=0.03所以i?KK si K?另：式（1-4）I?R i??K=0.03；； =40；；=0.05有题意可知： R=0.5is?RK iI?K?0.0075K所以式（1-5）Ii?K s?KT?0.25式（1-61）、当超调量）时：0%?i?I T?T?T=0.0017+0.002=0.0037 由式（1-1）得：oi?si0.25*0.0075?K?0.507）得：）和（1-6由式（1-5i T?i?=0.03 i0.015s?0.507?s(W)ACR0.03s转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真仿真模型为：仿真波形为：线流曲250current200150)A(/tnerru100c500 0.080.060.020.040t/(s)可见图像是没有超调的；?0.39T?K1.5%? 2））时：、当超调量式（1-7i?I T?TT?=0.0017+0.002=0.0037 1-1）得：由式（oisi?0.39*0.0075??K0.791 ）和（1-7）得：由式（1-5i T i??=0.03 i0.791?0.024s?s)(W ACR s0.03仿真模型为：6综合训练项目一仿真波形为：线流曲250current200150)A(/tnerru100c500 0.080.060.0200.04t/(s)可见是有一点超调的；?0.50?KT）3）、当超调量时：式（1-84.3%?iI?T?T?T=0.0017+0.002=0.0037 ）得：由式（1-1oi?is0.50*0.0075?K?1.014 ）得：）和（由式（1-51-8i T i??=0.03 i1.0140.03s??s(W)ACR s0.03仿真模型为：转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真仿真波形为：线曲电250current200150)A(/tnerru100c500 0.080.020.0400.06t/(s)可见超调变大；?0.69?KT、当超调量4）时：式（1-9）9.5%?i?I TT??T=0.0017+0.002=0.0037 ）得：由式（1-1ois?i0.69*0.0075?K?1.399 1-9）得：由式（1-5）和（i T i??=0.03 i1.3990.042s??)s(WACR s0.03仿真模型为：8综合训练项目一仿真波形为：线流曲250current200150)A(/tnerru100c500 0.080.060.0200.04t/(s)可见超调变大；?1.0?KT）5）、当超调量时：式（1-916.3%?iI?T?T?T=0.0017+0.002=0.0037 ）得：由式（1-1oi?is1.0*0.0075?K?2.027 ）得：）和（由式（1-51-9i T i??=0.03 i2.0270.061s??s(W)ACR s0.03仿真模型为：转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真仿真波形为：线曲电250current200150)A(/tnerru100c500 0.080.040.0600.02t/(s)可见超调变大；二、转速调节器的设计电流环等效闭环传递函数)sI(11d?W??cli1T1*?/s)U(21s?i?1s?s?i KKK III*)Us(，因此电流环在转速环接入转速环内，电流环等效环节的输入量应为i中应等效为：1)(s(Is)W?clid??1*?)(Us1?s i K I10综合训练项目一1??0.005360.69KT?时：式（2-1）；取9.5%?iI?K I转速环化简后的框图为：转速环化简后结构图1?TT?（小惯性环节近似计算）式（其中 2-2）onn?K I为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器ASR中，现在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型II型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。
因此ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为：?s?1)K(nn?)(SW式（2-3）ASR?s n K----转速调节器的比例系数；式中n?----转速调节器的超前时间常数。
n则调速系统的开环传递函数为?R???1)s1)KR((K?s??nnnn?)?(Ws*n2???1)ss(TsCsT?1)TCs(T?n?nennemm??RK n K?令转速开环增益式（ 2-4 ）N??TC mne??hT n?n转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真1??TTT，我们不妨取2-2）知 0.002）（题中没有给出由式（on?non K I因此；式（2-5）0.00736?T?0.00536?0.002n??式（2-6）所以：h?0.00736n?RKh?1?n??KK?hT 因为因为由式（2-4）知NNnn?22??C2hTT mnen??C1)T(h?me K?所以n?RT2h n???0.18?0.132C?T；R=0.5；；；由题意可知：；0.05?0.05?me T?0.00736；）知再由式（2-5n?1所以式（2-7）)??3.23(1K n h一般h=5时：由式（2-6）和式（2-7）得??0.0368；n K?3.876；n0.1426s?3.876?S()W ASR0.0368s仿真模型为：空载仿真设计：设置load阶跃信号Initial value 的值为0；Final value的值为0；进行仿真。
空载仿真图:12综合训练项目一电流&速度曲线800currentspeed600)nim400/r(/deep200s&)A(/t0nerruc-200-40000.10.20.30.40.5t/(s)满载仿真设计：设置load阶跃信号的Step time为0,；Initial value 的值为0；Final value的值为136；进行仿真。
满载仿真图：电流&速度曲线800currentspeed600)nim400/r(/deep200s&)A(/t0nerruc-200-400 00.20.40.60.81t/(s)干扰仿真设计：设置load阶跃信号的Step time为0.5,；Initial value 的值为0；Final value的值为50；进行仿真。
干扰仿真图：转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真电流&速度曲线800currentspeed600)nim400/r(/deep200s&)A(/t0nerruc-200-4000.20.40.60.810t/(s) 14。