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      基于MATLAB的直流調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真

      2019-10-17 05:48:34周子健張飛
      中小企業(yè)管理與科技 2019年26期
      關(guān)鍵詞:負(fù)反饋時間常數(shù)調(diào)壓

      周子健,張飛

      (1.內(nèi)蒙古科技大學(xué),內(nèi)蒙古 包頭014030;2.鄂爾多斯電業(yè)局,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯014010)

      1 引言

      本文的設(shè)計(jì)主要建立在雙閉環(huán)系統(tǒng)的理念之上。該系統(tǒng)是近期來說同種類型的系統(tǒng)當(dāng)中,應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)。其有著很多比別的系統(tǒng)更加出色的優(yōu)點(diǎn),例如,與其他系統(tǒng)相比,其動態(tài)響應(yīng)更快、抗干擾能力也更強(qiáng)[1]。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在很多行業(yè)都有應(yīng)用,由于直流電動機(jī)的起動制動性能較為優(yōu)秀,可以非常順暢地調(diào)節(jié)速度,因此,本文采用這種系統(tǒng)來設(shè)計(jì)直流調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)。

      2 直流調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

      2.1 本文所述系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)

      本文所述系統(tǒng)采用的是普遍使用的三相橋式整流電路,所設(shè)計(jì)出來的直流調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)具有能夠無靜差調(diào)速、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

      2.2 本文所述系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)

      本文所述系統(tǒng)原理的框圖如圖1所示。

      圖1 系統(tǒng)原理框圖

      本文所述設(shè)計(jì)需要令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的負(fù)反饋和電流的負(fù)反饋,因此,本文為了實(shí)現(xiàn)這兩個機(jī)制,在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)計(jì)了兩個分別用來調(diào)節(jié)電流和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)器。把調(diào)節(jié)電流的調(diào)節(jié)器放在了稍靠內(nèi)部的部分,把另一個調(diào)節(jié)器放在了外部。這兩個調(diào)節(jié)器一內(nèi)一外,共同組成了雙閉環(huán)調(diào)速的系統(tǒng)。

      2.2.2 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)

      本文設(shè)計(jì)當(dāng)中的一些相關(guān)數(shù)值,整流裝置滯后時間常數(shù)Ts=0.0017s;電流濾波時間常數(shù)Toi;三相2 橋式電路的每個波頭的時間3.3ms。

      為了使系統(tǒng)能夠更平穩(wěn)地工作,這些數(shù)值應(yīng)該遵守公式(1~2)Toi=3.3ms,根據(jù)此公式,可以計(jì)算得出Toi的數(shù)值,即為0.002s;根據(jù)上述數(shù)值,可以求出電流環(huán)小時間常數(shù)的和,用T∑i符號來表示。根據(jù)計(jì)算得出T∑i=Ts+Toi=0.0037s。接下來需要計(jì)算出電磁時間常數(shù)的具體數(shù)值,其用Tl符號來表示。根據(jù)之前所得出的數(shù)值可以求出電樞回路總電感,具體公式為:Ll=K1隨后便可以根據(jù)公式得出Tl的值

      2.2.3 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)

      根據(jù)本文的設(shè)計(jì)要求,要保證σi≤5%,除此之外,還要盡量維持穩(wěn)態(tài)電流沒有靜差,所以根據(jù)以往設(shè)計(jì),本文的設(shè)計(jì)可以采用典型I 類型系統(tǒng)來設(shè)計(jì)上述提到的電流調(diào)節(jié)器,根據(jù)其他要求,具體使用的為PI 型。該種類型的傳遞函數(shù)是WACR(s)

      2.2.1 電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)

      表1 典型I 型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系

      2.2.4 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)

      本文所述系統(tǒng)還需要計(jì)算出ACR 比例系數(shù),具體計(jì)算的過程如下:

      由 τi=Tl=0.0182s;KITΣi=0.5可以計(jì)算出=135.1×0.0182×0.56/(36×0.024)=1.594,即為ACR 比例系數(shù)。

      3 基于MATLAB/SIMULINK的調(diào)速系統(tǒng)的仿真

      在進(jìn)行完上文所述的各個設(shè)計(jì)過程之后,可以利用相關(guān)軟件對設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)進(jìn)行仿真工作。需要建立起相關(guān)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型,將已經(jīng)求出來的數(shù)值代入就可以得到動態(tài)模型。

      為了分析本文設(shè)計(jì)出的模型的特性,需要在兩個調(diào)節(jié)器的輸出端設(shè)置相應(yīng)的限幅值,根據(jù)本文的設(shè)計(jì)的模型的相關(guān)數(shù)值,選取的限幅值是±13V。選取完數(shù)值之后,就可以正式對本系統(tǒng)進(jìn)行仿真。

      根據(jù)仿真結(jié)果,可以非常直觀地看出系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速的變化,根據(jù)仿真結(jié)果的數(shù)值,可以計(jì)算出轉(zhuǎn)速的超調(diào)量100%=1.67%。

      這個數(shù)值表示所設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)的仿真結(jié)果在大體上滿足了最初設(shè)計(jì)的要求,但是與理論計(jì)算相比,還是有一定量的誤差。例如,在0.9~1.3s,系統(tǒng)出現(xiàn)了擾動現(xiàn)象,但在出現(xiàn)之后的很短一段時間之后,轉(zhuǎn)速又達(dá)到了穩(wěn)定的狀態(tài)。這就是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩個調(diào)節(jié)器在起作用,因此,此次仿真基本滿足設(shè)計(jì)的要求。

      4 結(jié)語

      本文設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)在進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)之后被證明是符合要求的,因此,對于不同的能夠應(yīng)用到本系統(tǒng)的場景,相關(guān)人員可以根據(jù)具體情況作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,使辦事效率更加迅速。

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