MATLAB仿真实验:双闭环直流调速系统

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"实验三-双闭环直流调速系统MATLAB仿真" 本次实验旨在深入理解双闭环直流调速系统的原理和实现方法,通过MATLAB仿真工具进行实际操作,以加深理论知识的理解。实验主要分为以下几个部分: 一、实验目标 1. 学习者需要熟悉双闭环直流调速系统的构成与工作机制,包括速度环和电流环的控制策略。 2. 掌握如何在MATLAB环境中搭建双闭环直流调速系统的仿真模型,并进行系统性能分析。 二、实验原理 双闭环直流调速系统通常由速度控制器和电流控制器两部分组成。电机参数如电压、电流、转速等是设计系统的基础。实验中,电动机的额定电压为220V,额定电流136A,额定转速1460r/min。电流反馈系数和滤波时间常数、转速反馈系数以及滤波时间常数是电流环和速度环的关键参数。设计目标是使电流调节器达到无静差,电流超调量在一定范围内,同时保证转速调节器也能实现无静差,且在负载变化时转速超调量可控。 三、实验步骤 1. 搭建电路模型:利用MATLAB Simulink库中的元件,如交流电压源、晶闸管、电阻、电感等,构建双闭环系统的仿真模型。 2. 参数设置:根据电动机的电气特性设定各元件参数,例如晶闸管放大系数、电枢回路总电阻、时间常数等。 3. 设置仿真条件:选择合适的仿真时间(如5秒),选择ode15或ode23作为计算方法。 4. 执行仿真:运行仿真程序,观察系统动态响应。 四、实验报告 实验报告应包含以下内容: 1. 当电机空载启动至额定负载时,展示电流Id和转速ω的输出波形,分析波形特点。 2. 分析PI调节器参数(比例P和积分I)对系统稳定性、响应速度及超调量的影响。通过改变PI参数,观察系统性能的变化,理解参数调整对系统性能的重要性。 五、模型构建 在MATLAB Simulink中,可以使用以下元件构建模型: - ACVoltageSource:代表交流电压源。 - Ground(output):接地。 - Thyristor:模拟晶闸管。 - SeriesRLCbranch:表示电枢回路,这里简化为纯电阻。 - Voltage、Current Measurement:用于测量电压和电流。 - Multimeter:多功能仪表,用于测量多个参数。 - TConnector:连接器。 - Scope:显示波形的观察窗口。 - Mux、Demux:信号复用与解复用器,用于合并或分离信号。 - PulseGenerator:脉冲发生器,模拟电机启动信号。 - Step:阶跃函数,用于模拟负载突变。 通过以上步骤,学生将能够全面了解双闭环直流调速系统的运作过程,同时掌握MATLAB仿真技术,提升分析和解决实际问题的能力。