侯成成PWM可逆直流調速系統(tǒng)matlab仿真報告材料.doc

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1、本科生課程論文課程名稱運動控制系統(tǒng)學院機自學院專業(yè)電氣工程及其自動化學號13122565學生侯成成指導教師影分數(shù)《運動控制系統(tǒng)仿真》課程設計——PWM直流單閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)建模與仿真一、課程設計的目的及任務《運動控制系統(tǒng)》是自動化專業(yè)的一門主干專業(yè)課程，在該課程學習中單獨安排了1周的控制系統(tǒng)仿真課程設計。其目的是要求學生針對某個電機控制系統(tǒng)功能模塊或整個控制系統(tǒng)進行設計與實現(xiàn)，使學生能進一步加深對課堂教學容的理解，了解典型的電機控制系統(tǒng)基本控制原理和結構，掌握基本的調試方法，提高綜合應用知識的能力、分析解決問題的能力和工程實踐能力，

2、并初步培養(yǎng)實事的工作作風和撰寫科研總結報告的能力。二、課程設計的基本要求《運動控制系統(tǒng)》被控對象是交、直流電動機，能量轉換是由電力電子器件構成的變換器，微機構成控制器。因此控制系統(tǒng)仿真課程設計學生應掌握以下基本容：（1）交、直流電動機；（2）電力電子變換器；（3）微機控制器；（4）轉速、電流等檢測電路；（5）輸入輸出轉換電路、調理電路和功放電路等。三．課程設計的容及基本要求1．設計容（1）設計系統(tǒng)各單元電路和主控電路；（2）分析并測定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸入輸出特性及其參數(shù)，調試各單元電路；（3）系統(tǒng)性能分析與程序設計；（4）系統(tǒng)校正，修正系

3、統(tǒng)靜、動態(tài)性能。2.控制對象參數(shù)直流電動機：型號為Z4-132-1，額定電壓V，額定電流A，額定轉速為2610r/min，反電動勢系數(shù)=0.1459Vmin/r，允許過載倍數(shù)=1.5；PWM變換器開關頻率：8KHz，放大系數(shù)：=107.5；(538/5=107.5)，直流母線電壓為538V。電樞回路總電阻：；時間常數(shù)：電樞回路電磁時間常數(shù)=0.0144s，電力拖動系統(tǒng)機電時間常數(shù)=0.18s；轉速反饋系數(shù)()；對應額定轉速時的給定電壓。3．設計要求（1）在matlab/simulink仿真平臺下搭建系統(tǒng)仿真模型。其中PWM變換器利用給

4、出的PWM控制器模塊和simulink/Powersystem工具包中的功率封裝模塊搭建，不能直接利用傳遞函數(shù)建模。比例積分調節(jié)器進行積分和輸出限幅，輸出限幅值為+5和-5。（2）給出采用比例調節(jié)器、比例積分調節(jié)器時，空載起動到額定轉速的轉速波形，并就穩(wěn)態(tài)靜差和動態(tài)性能進行對比分析說明原因。（3）給出采用比例積分調節(jié)器時，的轉速、電流、電樞電壓波形，分析空載起動過程中電流過流原因，請給出解決過流問題的方法。在4s突加40%額定負載，給出仿真波形（包括轉速、電流、轉速調節(jié)器輸出），并加載過程中波形變化加以分析，比較加載前后穩(wěn)態(tài)轉速，說明

5、原因。四．PWM直流調速系統(tǒng)簡介1.PWM調速原理可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式（亦稱H形）電路，如圖1所示，電動機M兩端電壓的極性隨全控型電力電子器件的開關狀態(tài)而改變。雙極式控制可逆PWM變換器的四個驅動電壓的關系是：。在一個開關周期，當0t<時，，電樞電流id沿回路1流通；當t

6、輸出端加了一個Gain模塊，參數(shù)為0.1。這樣，當ASR輸出限幅10時，PWM輸入端為1，占空比為1；當ASR輸出限幅為-10時，PWM輸入端為-1，占空比為0。五．Matlab仿真設計1.PWM可逆直流調速系統(tǒng)仿真模型1.1比例調節(jié)器的PWM可逆直流調速系統(tǒng)仿真模型如圖所示。1.2比例調節(jié)器的PWM可逆直流調速系統(tǒng)仿真結果當給定值為10時，轉速、電流、電樞電壓波形形分別如下：1.3比例積分調節(jié)器時，的PWM可逆直流調速系統(tǒng)仿真模型如示。1.4比例積分調節(jié)器時，的PWM可逆直流調速系統(tǒng)仿真仿真結果如示。當給定值為10時，當給定值為10

7、時，轉速、電流、電樞電壓波形形分別如下：1.3仿真結果分析比例控制直流調速系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質在于它的自動調節(jié)作用，在于它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降的變化。比例調節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而積分調節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。積分調節(jié)器到穩(wěn)態(tài)時ΔUn=0，只要歷史上有過ΔUn，其積分就有一定數(shù)值，足以產生穩(wěn)態(tài)運行所需要的控制電壓。PI控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點，又克服了各自的缺點。比例部分能迅速響應控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。2.單閉環(huán)PWM可逆直流

8、調速系統(tǒng)仿真模型2.1單閉環(huán)PWM可逆直流調速比例積分調節(jié)器時，系統(tǒng)仿真模型如2.2單閉環(huán)環(huán)PWM可逆直流比例積分調節(jié)器時，調速系統(tǒng)仿真結果當給定值為10時，轉速、電流、電樞電壓波形形分別如下：圖13.直流電機轉速、電樞