1、實驗一：轉速負反饋閉環調速系統仿真框圖及參數轉速負反饋閉環調速系統系統仿真框圖及參數圖一比例積分控制的直流調速系統的仿真框圖圖一中是轉速負反饋閉環調速系統的仿真框圖，由框圖中可以看出：1、該系統是采用PI調節器進行調節的，PI調節器的傳遞函數如下式所示:rs其中，Kp是比例系數，積分系數 K（ = 1/to2、該系統采用的是單閉環系統，通過把轉速作為系統的被調節量，檢測誤差，糾正誤 差，有效地抑制直至消除擾動造成的影響。各環節參數如下：直流電動機：額定電壓Un = 220V ,額定電流,額定轉速叫！ =, 電動機電動勢系數 Q = ft.l92V.min/r。假定晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝

2、置的放大系數Ka = 44 ,滯后時間常數 1 0.00167s。電樞回路總電阻 R = 1.0 ,電樞回路電磁時間常數 二090167香，電力拖動系統機電 時間常數Tm = 0.075s o轉速反饋系數V imin/r。對應額定轉速時的給定電壓= 10V。轉速負反饋閉環調速系統的仿真1 .仿真模型的建立比例積分控制的無靜差直流調速系統的仿真模型修改為0.6后控制參數的仿真結果:圖1 電樞電流隨時間變化的規律圖2電機轉速隨時間變化的規律由圖1可知電流的最大值為 230A左右，顯然不滿足實際要求，故后面需對此進行處理, 采用帶電流截止負反饋環節的直流調速系統。其中，由圖2 scope輸出結果中可

3、以得出該控制系統的最大超調量Mp、上升時間q，調整時間%,取值分別為:Mp= 108r/min, 。= 0.12s, I1= 0.28s （估計值）2 . PI調節器參數的調整改變PI調節器的參數，并在啟動仿真，分別從仿真曲線中得到的最大超調量及調整時 間，相互間進行比較，如下表所示比例系數Kp積分系數IQ最大超調量Mp(r/min)調整時間J(s)0.2530>0.60.5630>0.60.5611.431080.280.811.43630.280.8151520.23由表中可以看出，改變PI調節器的參數，可以得到轉速響應的超調量不一樣、調節時間不一樣的響應曲線。如下圖所示分別為

4、調節器參數為Kp=0.2S, Ki=3的系統轉速響應曲線，系統轉速的響應和= Q81s Kr二 15時系統的轉速響應曲線。當PI調節器的參數取為0 = Q25 , 1/ =3時圖3電樞電流隨時間變化的規律圖4電機轉速隨時間變化的規律系統轉速的響應無超調，但響應的調整時間很長 當PI調節器的值取七二風時應二15時圖5 電樞電流隨時間變化的規律圖6電機轉速隨時間變化的規律系統轉速的響應的超調很大，但調整時間短，快速性好。PID參數的整定就是合理的選擇 PID三參數。從系統的穩定性、響應速度，超調量 和穩態精度等各方面考慮問題，三參數的作用如下：1、比例參數Kp的作用是加快系統的響應速度，提高系統的

5、調節精度。隨著K目的增大系統的響應速度越快， 系統的調節精度越高， 但是系統易產生超調， 系統的穩定性變 差，甚至會導致系統不穩定。Kp取值過小，調節精度降低，響應速度變慢，調節時間加長，使系統的動靜態性能變壞。2、積分作用參數 七的一個最主要作用是消除系統的穩態誤差。降越大系統的穩態誤差消除的越快，但K也不能過大，否則在響應過程的初期會產生積分飽和現象。若Ki過小，系統的穩態誤差將難以消除，影響系統的調節精度。3、微分作用參數Ke的作用是改善系統的動態性能，其主要作用是在響應過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進行提前預報。但K日不能過大，否則會使響應過程提前制動，延長調節時間，并且會

6、降低系統的抗干擾性能。總之，PID參數的整定必須考慮在不同時刻三個參數的作用以及相互之間的互聯關 系，該道理也符合 PI調節器的參數整定。在本仿真過程的參數調整中，在比例系數比較小為0.25或0.56時，雖然系統響應的無超調，但是速度就很慢；在比例系數變大，而積分系數也比較大時， 系統出現超調， 但調整速度變大；在兩系數都比較大時，系統的調整速度雖然很快，但是超調量大，穩定性差。在工程中，需要根據要求調整PI調節器的參數，是系統響應滿足需要。二、帶電流負反饋的轉速反饋控制直流調速系統仿真采用以下結構實現電流截止負反饋環節中的二極管功能：當輸入小于。時，輸出為0;當輸入大于0時，輸出等于輸入。根

7、據電機的額定參數:1 dcrIdb1又根據Idb1_ _ *_ _ _ _同時UN 10V ,仿真框圖如下所示:WKDitfid* I圖1.原理圖IN 55A 。取1.3In 1.3*551.8*In 1.8*55*UnRU comU com可解得:Idcr*RsRs 0.364 ,G幅Tc Zck-71.599U com 26田,3SI9皿仿真框圖運行仿真模型結果如下:圖7電樞電流隨時間變化的規律圖8電機轉速隨時間變化的規律。結論圖1,2與3,4將不帶電流負反饋的模型與帶電流負反饋的模型進行比較，我們看到，前后兩個scopel中的曲線的最大值相差很大。第一個 scopel中最大值達到了 250左右，而第二個只有100左右。而前后兩個scope中，曲線都在1000左右穩定，而第一個scope額是在0.1秒左右就開始進入穩態，而第二個是在0.2秒左右才開始進入穩態.圖3,4可知，引入電流負反饋，可以解決轉速反饋閉環調速系統起動時電流過大的問題, 而且這種作用只在起動時存在，在正常的穩速運行時又取消了，電流隨著負荷的增減 而變化，只有當電流