网站首页  词典首页

标题	直流调速系统Matlab仿真应用
范文	朱贤勇 万晓慧 摘要：搭建Matlab仿真模型，揭示开环直流调速系统存在的问题和有静差的直流闭环调速系统中比例控制器放大系数确定原则，由此提出了一种理论问题引出与仿真实验验证相结合的教学方法，该方法能有效弥补电力拖动自动控制系统课程在传统教学中的不足之处，提高学生学习兴趣，便于推广。 Abstract： Through building Matlab simulation model， to reveale the problems of open loop DC speed regulating system， and parameters determination of the proportional controller in the static DC closed-loop speed control system， a teaching method that theoretical problems combined with simulation experimental verification is proposed， which can effectively make up the deficiency of automatic control system course in traditional teaching，and improve students' interest in learning， easily to be spreaded. 关键词：直流调速系统；Matlab仿真；理论问题引出；仿真实验验证 Key words： DC speed control system；Matlab simulation；theoretical problem extraction；simulation experimental verification 中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0254-03 0 引言 《电力拖动自动控制系统》（运动控制系统）是电气工程与自动化专业的一门专业技术课，主要涉及直流电机调速系统和交流电机调速系统的数学建模与控制系统的工程设计。由于该门课程理论性极强，采取以教师理论讲解为主、学生被动学习的传统教学模式无法调动学生积极性，而Matlab/Simulink仿真软件具有强大的控制系统建模与仿真功能，因此，可以将该软件引入电力拖动自动控制系统理论教学课堂，采取一种理论问题引出与仿真实验验证相结合的教学方法，该方法能使学生对电力拖动自动控制系统相关知识有形象直观认识，提高学生的学习兴趣。本文将通过两个案例对这种教学方法进行举例说明，仿真时只做定性分析，验证理论原理。 1 开环直流调速系统存在的问题案例 直流电动机采用调压调速时，其开环调速系统原理圖如图1所示。UPE为可调直流电源，通常为可控整流电路或直流PWM调压电路。通过调节给定电压Uc，直流电机电枢回路可以得到不同的电压Ud，转子从而获得不同转速。 那么，直流电机开环调速系统存在什么问题？通过仿真实验，可以回答这个问题。仿真电路如图2所示。通过三相晶闸管桥式整流电路将三相交流电整成直流电，在通过一个平波电抗器，加载在一台他励直流电机电枢绕组上，电机励磁回路电压取500V，TL端给电机加负载转矩，m为电机参数测量端，默认为一个向量，包含的参数依次为电机角速度、电枢电流、励磁电流和电磁转矩。通过一个信号分解器提取出转子角速度，乘上系数30/pi，即为电机转速。通过同步6脉冲触发装置给三相晶闸管桥式整流电路门极加触发脉冲。仿真电路中，各主要元件参数见表1。 仿真电路中，给同步6脉冲触发装置加50°触发角不变，从而直流电机端电压不变，电机负载转矩在1秒后由0增加到100Nm，仿真结果见图3所示。 由转速仿真结果可知，随着电机拖动的负载增加，实际转速下降，静差率增大。如果不人为干预，系统对负载扰动造成的转速下降无能为力，这就是开环直流调速系统存在的最大问题。我们希望电机转速唯一由端电压（即晶闸管触发角）决定，而负载对调速系统而言视为扰动，设计调速系统的目的就是让转速服从给定，抵抗扰动的影响，显然开环调速系统无法实现。 从理论分析，开环直流调速系统稳态数学表达式为 上式中：Ks为晶闸管稳态放大系数；Uc为转速给定信号；R为电机电枢回路总电阻；Id为电枢回路电流；Ce为电机电势系数；Φ为电机励磁磁通，当采用它励直流电机时该值可认为是常数；n为电机转速。当电机空载运行时Id接近为零，不同的给定信号对应不同空载转速，随着负载的增加，Id增大，电机转速随之下降。由此表明，仿真实验与理论相符。 2 有静差直流闭环调速系统中比例控制器系数确定案例 有静差直流闭环调速系统结构图如图4所示，该控制系统包含转速给定环节、控制器A、可调直流电源UPE、直流电机、转速测量反馈环节，其中，控制器A只是一个比例放大器。 通过分析已经得出，当要同时满足调速范围与静差率指标（通常静差率不超过某个数值）时，控制器的比例放大系数KP必须大于等于某个值，而且KP越大，调速系统静差率越小，理论上当KP为无穷大时，静差率为0，整个调速系统就成为无静差的调速系统。那么，是不是KP取值越大越好？通过一个仿真系统来回答这个问题。仿真电路如图5所示。 图5中，直流电机调速系统转速给定信号为10，将电机实际转速通过反馈系数0.01后与给定信号的差值信号，经过比例放大系数KP后，作为同步6脉冲触发装置触发角给定信号，主电路结构与图2相同。电机负载转矩在1秒后由50Nm变为100Nm。讨论问题为，随着比例放大系数KP逐渐增大，电机转速如何变化。不同KP值下的电机转速见图6至图9。 由图6至图9可知，随着比例控制器放大系数KP值逐渐增大，电机负载转矩由50Nm变为100Nm时造成的转速降落逐渐减小，即KP值越大，负载对转速的影响越小，在调速范围不变时，系统的静差率越小。但是，随着KP值的增大，系统的动态过程波动越大，当KP超过某个数值时，系统不稳定。因此，在有静差直流调速系统中，比例控制器放大系数KP的取值不仅要满足所提出的稳态性能指标，还应保证系统的稳定性。那么，保证系统稳定，KP该如何取值？要回答这个问题，就必须建立有静差直流闭环调速系统的动态数学模型。 3 结束语 本文通过两个案例，成功地将Matlab/Simulink仿真软件引入电力拖动自动控制系统理论教学中，做到理论问题引出与仿真实验验证相结合，使抽象、深奥的理论知识直观易懂，也能培养学生提出问题、分析问题和通过实验解决问题的能力，激发学生的学习积极性。这种教学方法也可以在《电路》、《电机学》、《电力电子技术》和《自动控制原理》等课程中推广应用。 参考文献： [1]阮毅，杨影，等.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2016. [2]顾春雷.电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真[M].北京：清华大学出版社，2011. [3]蒯松岩，等.基于Matlab的“运动控制系统”课程教学改革[J].电气电子教学学报，2016，38（1）：29-31. [4]陈小玲，等.基于Matlab的《电力拖动自动控制系统》课程教学改革[J].科技与创新，2015（21）：112-113. [5]杨丽娟.基于Matlab闭环直流调速系统的分析与仿真[J].计算机与数字工程，2014（4）：641-643.
随便看	新常态下提升大学生就业竞争力的长效机制研究 分析当代中国流浪乞讨人员社会救助路径 孝文化视角下家庭养老的重塑 机器大生产对劳动者的影响 考虑消费者绿色偏好的排污企业生产决策分析 浅析应用本量利分析预测医院经济运行与经济效益 贵州省旅游产业发展模式研究 特色小镇助力乡村旅游发展研究 深化改革发展地勘经济的实践探索 我国集体经济改革发展混合所有制经济的实践分析和深度思考 “一带一路”战略下中蒙俄产能合作研究分析 农村土地价格评估存在的问题及对策研究 农村集体经济发展现状与建议 浅谈装配式建筑的发展与思考 论蒙古国产业技术体系的进化停滞 煤矿企业薪酬管理方法探讨 探究新信息时代人力资源管理的模式创新 基于投资政策视角下的基本养老保险基金个人账户收益研究 保险市场结构对人寿保险规模的影响研究 基于财政制度下的税收问题研究 现代大学制度下财务刍议 浅谈燃气企业推进财务精细化管理的策略 对加强乡镇财政管理及会计核算工作的思考 关于政府出资项目的会计核算方法的研究 试论企业财务会计与管理会计结合的优势 unglamorousnesses unglamourized unglamourous unglamourously unglamourousness unglamourousnesses unglaring unglassed unglassier unglassiest unglassy ungleaming ungleaned ungleeful ungleefully unglib unglibber unglibbest unglibly ungliding unglimpsed unglistening unglittering ungloating unglobe 趫猛 趫腾 趫趫 趫轻 趫迅 趬 趬捷过人 趭 趯 趯然 趯趯 趱 趱前赶前 趱家私 趱程 趱行 趱趱 趱路 趱那 趱马向前 趱驰 趲 足 足三里 足下

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。