三闭环调速系统

背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代，随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但基本控制原理有其共性。直流调速系统的背景论文的结构和主要内容第一部分数学模型的建立根据直流电动机基本方程，建立闭环调速系统的数学模型和动态结构框图第二部分系统方案设计了解直流电动机双闭环调速系统的最佳工程设计方法，并进行三闭环调速系统的设计第三部分simulink仿真第四部分结果的分析与对比闭环直流调速系统性能对比开环：静差率大，不能满足较高的调速指标要求单闭环:不能快速起制动，不能随意控制电流和转矩的动态过程双闭环:有良好的起、制动性能，可以在大范围内实现平滑调速三闭环：增加了电流变化率环，保持双环特性的基础上使得控制对象由二阶惯性环节变成近似一个积分环节，改造了控制对象，提高了电流控制的快速性调节器的工程设计方法将电流环设计为典型Ⅰ型系统，取考虑电流反馈中的电流纹波，取电流滤波时间常数为2ms，电流调节器选用PI调节器。将转速环校正为典型Ⅱ型系统，取h=5，考虑到转速反馈中的电压纹波，取转速滤波时间常数为3ms，转速调节器选用PI调节器。电流调节器的传递函数：转速调节器的传递函数：变换器模型：电机模型参数：电流变化率调节器的传递函数：5.0KT1002.00005.0)(sssWADR电流变化率调节器的工程设计方法电流变化率调节器ADR选用PI调节器,取电流微分滤波时间常数为0.002S;电路中PI调节器的电阻R取为1K,调节器的电容取为47uF,ADR时间常数调整器的分压比取0.5，得到积分调节器为；仿真后发现效果不好，就添加了比例调节器，放大系数取1，得到ADR的PI调节器的传递函数为;一般取电流微分时间常数为0.01，电流检测反馈为0.05，所以；s101002.00005.01SSsTsTodididiss10单闭环直流调速系统matlab仿真双闭环直流调速系统matlab仿真三闭环直流调速系统matlab仿真三闭环与双闭环直流调速系统抗干扰性能的对比三闭环双闭环三闭环与双闭环直流调速系统仿真结果对比分析当给定信号为10V时，在电机起动过程中，电流调节器作用下的电机电枢电流接近最大值，使得电机最优时间准则开始上升,在电流上升阶段，双闭环过渡时间为0~0.02s，在电流下降阶段，双闭环过渡时间为0.25~0.32s；而三闭环相对应时间分别为0~0.04s、0.26~0.33s。这是因为当电流变化率过大时，在电流变化率的调节器ADR上输入了Udi，从而使ADR输出Uct减小，电流上升和下降速度变缓。当扰动发生时，三闭环直流调速系统抗扰动时间为0.3s，而双闭环直流调速系统抗扰动时间接近0.5s，这表明由于增加了电流变化率环，使得控制对象由二阶惯性环节变成近似一个积分环节，改造了控制对象，提高了电流控制的快速性。结论在电机的启动阶段，电流调节器作用下的电机电枢电流接近最大值，使得电机以最优时间准则开始上升。由仿真可知，在电流的上升和下降阶段，三闭环系统的过渡时间要比双闭环的过渡时间长，这是因为当电流变化率过大时，由于电流调节器ADR的作用，电流上升和下降速度变缓的原因。除了在电流的上升和下降阶段，电流变化率环起作用外，其它的启动过程和双闭环相同。这既保持了双闭环的优点，又克服了双闭环在启动过程中电流变化率过大的缺点。