1、運動控制仿真練習課程名稱 運動控制系統學 院 機自學院專 業 電氣工程及其自動化分 數 單閉環直流調速系統仿真 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2610 r/min，反電動勢系數=0.1459 Vmin/r，允許過載倍數=1.5；PWM變換器開關頻率：8KHz，放大系數：=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：電樞回路電磁時間常數=0.0144s，電力拖動系統機電時間常數=0.18s；轉速反饋系數()；對應額定轉速時的給定電壓。（1） 在matlab/simulink仿真平臺下搭建系統仿真模型。其中PW

2、M變換器利用給出的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建模。比例積分調節器進行積分和輸出限幅，輸出限幅值為+5和-5。（2） 給出采用比例調節器（）、比例積分調節器時（，）空載起動到額定轉速的轉速波形，并就穩態靜差和動態性能進行對比，分析說明原因。（3） 給出采用比例積分調節器時（，）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。（4） 在4s突加40%額定負載，給出仿真波形（包括轉速、電流、轉速調節器輸出），并加載過程中波形變化加以分析，比較加載前后穩態轉速，說明原因。仿真實驗圖：比

3、例積分調節器進行積分和輸出限幅，輸出限幅值為+5和-5：當使用比例調節器時，我們使積分環節的放大倍數為0，可以得到轉速波形如圖使用比例積分調節器時（ ， ）穩態方面的對比分析：當加入比例積分環節時，轉速從2658.75降到了2610.9r/min，這說明當加入比例積分控制時，根據比例部分能迅速響應控制作用，積分部分則最終消除穩態誤差的原理，理論上，靜差應該為0。但此次仿真最終會有0.9的誤差，也就是靜差。最終比例積分環節沒有完全消除穩態誤差。相比于只有比例環節，比例積分環節使得輸出轉速2內更接近給定值。而對于0.9的靜差，經分析是由于積分作用需要較長的調節時間，到達2秒時還未完全到達穩定值，需

4、要等到更長的時間靜差才能完全消除，實現無靜差調速。動態方面的對比分析：加入比例積分環節后的超調量：調節時間：結論：由此可見比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規律的優點又克服了各自的缺點，揚長避短，互相補充。比例部分能迅速響應控制作用，積分部分則最終消除穩態誤差。轉速仿真波形如下：電流仿真波形如下圖：電樞電壓仿真波形如下圖（538V）過流問題分析：空載起動過程中，系統突然加上給定電壓時，由于慣性，轉速不可能立即建立起來，反饋電壓仍然為0，相當于偏差電壓，差不多是其穩態工作值得1+K倍，這時候，由于放大器和變換器的慣性都很小，電樞電壓一下子就打到它的最大值，對調速系統來說，相當于全壓啟動，當

5、然是不允許的。解決方案有三種：第一種是電樞串電阻啟動；第二種是引入電流截止負反饋；第三種是加積分給定環節。在4s突加40%額定負載，給出仿真波形（包括轉速、電流、轉速調節器輸出），并加載過程中波形變化加以分析，比較加載前后穩態轉速，說明原因。轉速仿真波形：電流仿真波形：轉速調節器仿真波形輸出：在4S時的轉速變化經過放大后可以觀察到，在四秒時，突加負載，轉速會有較小的降落，但能夠恢復到指令值，基本上實現轉速無靜差。電流也在四秒時也下降了，然后再逐漸回零。可以看出在四秒時控制的電壓升高了，然后再逐漸減小。當突加負載的瞬間，電磁轉矩不變，阻力矩突然變大，導致轉速突然減少。造成了反饋與給定有了差值，即導致轉速偏差Un增大，（Un=Un*-Un），同時放大器輸出Uc變大，并經過移相觸發器使整流