电机拖动自动控制系统仿真实验

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电力拖动自动控制系统实验报告

电力拖动自动控制系统实验报告

电⼒拖动⾃动控制系统实验报告电⼒拖动⾃动控制系统实验实验⼀转速反馈控制直流调速系统的仿真⼀、实验⽬的1、了解MATLAB下SIMULINK软件的操作环境和使⽤⽅法。

2、对转速反馈控制直流调速系统进⾏仿真和参数的调整。

⼆、转速反馈控制直流调速系统仿真根据课本的操作步骤可得到如下的仿真框图:图 1 仿真框图1、运⾏仿真模型结果如下:图2 电枢电流随时间变化的规律图3 电机转速随时间变化的规律2、调节参数Kp=0.25 1/τ=3 系统转速的响应⽆超调但调节时间长3、调节参数Kp=0.8 1/τ=15 系统转速的响应的超调较⼤,但快速性较好实验⼩结通过本次实验初步了解了MATLAB下SIMULINK的基本功能,对仿真图的建⽴了解了相关模块的作⽤和参数设置。

并可将其⽅法推⼴到其他类型控制系统的仿真中。

实验⼆转速、电流反馈控制直流调速系统仿真⼀、实验⽬的及内容了解使⽤调节器的⼯程设计⽅法,是设计⽅法规范化,⼤⼤减少⼯作计算量,但⼯程设计是在⼀定近似条件下得到的,⽤MATLAB仿真可根据仿真结果对设计参数进⾏必要的修正和调整。

转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应⽤最⼴泛的直流调速系统,对于需要快速正、反转运⾏的调速系统,缩短起动、制动过程的时间成为提⾼⽣产效率的关键。

为了使转速和电流两种负反馈分别起作⽤,可在系统⾥设置两个调节器,组成串级控制。

⼀、双闭环直流调速系统两个调节器的作⽤1)转速调节器的作⽤(1)使转速n跟随给定电压*mU变化,当偏差电压为零时,实现稳态⽆静差。

(2)对负载变化起抗扰作⽤。

(3)其输出限幅值决定允许的最⼤电流。

2)电流调节器的作⽤(1)在转速调节过程中,使电流跟随其给定电压*iU变化。

(2)对电⽹电压波动起及时抗扰作⽤。

(3)起动时保证获得允许的最⼤电流,使系统获得最⼤加速度起动。

(4)当电机过载甚⾄于堵转时,限制电枢电流的最⼤值,从⽽起⼤快速的安全保护作⽤。

当故障消失时,系统能够⾃动恢复正常。

电机与拖动控制实验3 工作台自动往返循环控制线路

电机与拖动控制实验3 工作台自动往返循环控制线路

实验3 工作台自动往返循环控制线路一、实验目的1、通过对工作台自动往返循环控制线路实际安装接线、掌握由电气原理图变换成安装接线图的方法、掌握行程控制中行程开关作用、以及在机床电路中的应用。

2、通过实验进一步加深自动往返循环控制在机床电路中的应用场合。

二、选用挂件1、实验设备2、屏上挂件排列顺序 D61、D62三、实验方法1、设计工作台自动往返循环控制线路,其工作示意图如图1所示。

图1 工作台自动往返循环运动示意图设计的控制线路图如图2所示,实验步骤如下:1、当工作台的档块停在行程开关ST 1和ST 2之间任何位置时,可以按下任一启动按钮SB 1或SB 2使之运行。

例如按下SB 1,电动机正转带动工作台左进,当工作台到达终点时档块压下终点行程开关ST 1,使其常闭触点ST 1-1断开,接触器KM 1因线圈断电而释放,电机停转;同时行程开关ST 1的常开触电ST 1-2闭合,使接触器KM 2通电吸合且自锁,电动机反转,拖动工作台向右移动;同时ST 1复位,为下次正转做准备,当电机反转拖动工作台向右ST 4移动到一定位置时,档块2碰到行程开关ST 2,使ST 2-1断开,KM 2断电释放,电动机停电释放,电动机停转;同时常开触点ST 2-2闭合,使KM 1通电并自锁,电动机又开始正转,如此反复循环,使工作台在预定行程内自动反复运动。

2、按图2接线。

图中SB 1、SB 2、SB3、FR 1、KM 1、KM 2选用D61挂件,FU 1、FU 2、FU 3、FU4、Q 1、ST 1、ST 2、ST 3、ST 4选用D62挂件,电机选用DJ16(Y/110V )。

经指导老师检查无误后通电操作: (1) 合上开关Q 1,接通三相交流电源。

(2) 按SB 1按钮,使电动机正转约十秒钟。

(3) 用手按ST 1(摸拟工作台左进到终点,档块压下行程开关ST 1),观察电动机应停止正转并变为反转。

(4) 反转约半分钟,用手压ST 2(模拟工作台右进到终点,档块压下行程开关ST 2),观察电动机应停止反转并变为正转。

《运动控制系统》实验指导书[新][152023]

《运动控制系统》实验指导书[新][152023]

一、运动控制系统实验项目一览表实验室名称:电机拖动实验室课程名称:运动控制系统适用专业:电气工程及自动化、自动化实验总学时:16设课方式:课程实验(“课程实验”或“独立设课”二选一)是否为网络实验:否(“是”或“否”二选一)实验一晶闸管直流调速系统主要单元调试一.实验目的1.熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

2.掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

二.实验内容2.电平检测器的调试3.反号器的调试4.逻辑控制器的调试三.实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏。

2.NMCL—31A组件3.NMCL—18组件4.双踪示波器5.万用表四.实验方法1.速度调节器(ASR)的调试按图1-5接线,DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。

注意:正常使用时应“封锁”,以防停机时突然启动。

(1)调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容,使ASR调节器为PI调节器,加入一定的输入电压(由NMCL—31的给定提供,以下同),调整正、负限幅电位器RP1、RP2,使输出正负值等于 5V。

(2)测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接(“5”、“6”端短接),使ASR调节器为P调节器,向调节器输入端逐渐加入正负电压,测出相应的输出电压,直至输出限幅值,并画出曲线。

(3)观察PI特性拆除“5”、“6”端短接线接入5~7uf电容,(必须按下选择开关,绝不能开路),突加给定电压,用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律,改变调节器的放大倍数及反馈电容,观察输出电压的变化。

反馈电容由外接电容箱改变数值。

2.电流调节器(ACR)的调试按图1-5接线。

(1)调整输出正,负限幅值“9”、“10”端接可调电容,使调节器为PI调节器,加入一定的输入电压,调整正,负限幅电位器,使输出正负最大值大于 6V。

(2)测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接(“9”、“10”端短接),使调节器为P调节器,向调节器输入端逐渐加入正负电压,测出相应的输出电压,直至输出限幅值,并画出曲线。

电力拖动自动控制系统课程设计

电力拖动自动控制系统课程设计

《运动控制系统设计》课程设计报告设计题目:转速、电流双闭环直流调速系统设计与实践班级:04 级自动化一班学号:姓名:指导教师:设计时间:2007.11.20 —2007.12.14目录摘要第一章概述第二章设计任务及要求2.1设计任务:2.2设计要求:2.3理论设计3.1方案论证3.2系统设计3.2.1电流调节器设计3.2.1.1确定时间常数3.2.1.2 选择电流调节器结构3.2.1.3计算电流调节器参数3.2.1.4 校验近似条件3.2.1.5 计算调节器电阻和电容3.2.2速度调节器设计3.2.2.1 确定时间常数3.2.2.2 选择转速调节器结构3.2.2.3 计算转速调节器参数3.2.2.4 校验近似条件3.2.2.5 计算调节器电阻和电容3.2.2.6 校核转速超调量第三章系统建模及仿真实验4.1MATLAB 仿真软件介绍4.2仿真建模及实验4.2.1单闭环仿真实验4.2.2双闭环仿真实验4.2.3仿真波形分析第四章实际系统设计及实验5.1 系统组成及工作原理5.2 设备及仪器5.3 实验过程5.3.1 实验内容5.3.2 实验步骤第五章总结与体会参考文献摘要从七十年代开始,由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。

双闭环直流调速系统就是一个典型的系统,该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等.给定信号为0~10V直流信号,可对主电路输出电压进行平滑调节。

由于其机械特性硬,调速范围宽,而且是无级调速,所以可对直流电动机进行调压调速。

动静态性能好,抗扰性能佳。

速度调节及抗负载和电网扰动,采用双PI调节器,可获得良好的动静态效果。

电流环校正成典型I型系统。

为使系统在阶跃扰动时无稳态误差,并具有较好的抗扰性能,速度环设计成典型Ⅱ型系统。

根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法,用Simulink做了带电流补偿的电压负反馈直流调速系统进行仿真综合调试,分析系统的动态性能,并进行校正,得出正确的仿真波形图。

电力拖动自动控制系统实验指导书.

电力拖动自动控制系统实验指导书.

电力拖动自动控制系统实验指导书杨钧 蔡型 编广东工业大学自动化学院前 言自动控制系统是一门实践性、实用性很强的专业课程,学习自动控制系统必须理论连联系实际。

直流调速技术在工业自动化中获得广泛应用,自动控制系统实验可采用LZC-1型晶闸管逻辑无环流可逆调速系统实验装置,该装置结构可靠, 面板图示化.接线、调试方便。

输入电压~380V、输出直流电压0~220V、直流电流0~20A,连续可调,配2.2KW直流电动机-发电机机组。

学生通过实验,将全面掌握各控制单元及系统的结构原理、性能特点。

可获得有如在工厂亲手做实验、参加调试典型、实用直流调速系统的教学效果。

可培养学生综合运用理论知识和实验操作技能,提高分析和解决工程技术问题的综合能力。

LZC-1型晶闸管逻辑无环流可逆调速系统实验装置可完成的实验内容如下:实验1.晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验2.晶闸管直流调速系统主要单元调试实验3.晶闸管直流电动机开环调速系统调试实验4.开环调速系统和转速单闭环调速系统的研究实验5.转速、电流双闭环调速系统的研究实验6.逻辑无环流可逆调速系统的研究LZC-1型晶闸管逻辑无环流可逆调速系统原理图见图1,面板布置图见图2所示.图2 LZC-1型直流调速系统实验装置面板布置图目 录实验一 晶闸管直流调速系统参数的测定---------------------------------4实验二 晶闸管直流调速系统主要单元调试------------------------------13 实验三 晶闸管直流电动机开环调速系统调试----------------------------16 实验四 开环调速系统和转速闭环调速系统的研究------------------------23 实验五 转速、电流双闭环可逆调速系统的研究--------------------------28 实验六 逻辑无环流可逆调速系统的研究--------------------------------34综合性、设计性实验-------------------------------------------------39 实验七自动控制技术综合设计与实践实验一 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定1.实验目的(1) 熟悉晶闸管-直流调速系统的组成和工作原理。

自动控制原理实验报告-电机建模

自动控制原理实验报告-电机建模

实验六电机建模与控制实验原理:(1)电机建模原理电枢控制式直流电机的转速-电压关系在忽略电枢电感和电阻的情况下可建模为一阶惯性环节:G(s)=K 1+Ts该系统的阶跃响应为一条指数曲线C(t)=Ke−t T对该系统的建模可采用阶跃响应测量法、系统辨识方法和手动参数调节拟合法等。

①阶跃响应测量法:该系统单位阶跃响应的终值为K,而当C = 0.632K时,所经历时间恰等于0.8T。

因此可给电机加一阶跃电压输入,作出系统的阶跃响应曲线后,对图进行测量得到系统参数。

②系统辨识方法:给出特定输入后,根据系统响应和系统模型,利用系统辨识相关算法可实现对系统内部各参数的测量。

③手动参数拟合:画出理论模型的响应曲线,与实际系统响应比对,基于此调节参数,不断调节使理论相应与实际响应充分重合,即得到系统的模型。

(2)比例-微分和比例-积分控制器这两类控制器的传递函数分别为K p + K d s和K p +K is,常被串联进系统以改善系统的特性。

PD控制器利用微分项引入超前,增大系统的相位裕量进而改善系统动态性能,但对高频噪声的耐受减弱;PI控制器利用积分项,增大系统的无差度阶数,进而改善系统的稳态精度,但会导致响应变慢、甚至影响系统稳定性。

可利用校正后系统的阻尼系数和自然频率作为目标参数进行PI和PD控制器设计。

(3)电机速度和位置控制对电机速度进行PI控制的系统框图如下:假设目标阻尼系数为:,目标自然频率为:,则PI参数如下式所示。

对电机位置进行PD控制的系统框图如下:假设目标阻尼系数为:,目标自然频率为:,则PD参数如下式所示。

实验记录:1.电机建模为电机控制板供电,与计算机连接。

(1)阶跃响应测量:设定电机输入电压为2V、3V和4V阶跃,启动电机,记录三次的转速响应图如下:计算得到的电机模型参数如下表:因此,电机模型参数测得为:(2)系统辨识:设定电机输入电压为幅值3V,频率为0.5Hz的方波,运行辨识程序,识别得到的系统参数如下图:(3)手动参数调节:设定输入电压为:启动电机,手动调节参数使理论模型响应与实际转速响应重合时,参数如下:2.比例-积分控制电机转速选定目标参数为:自然频率ωn= ,阻尼系数ζ = 。

电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告

电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告

电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告实验一单闭环转速反馈控制直流调速系统一.【实验目的】1. 加深对比例积分控制的无静差直流调速系统的理解;2. 研究反馈控制环节对系统的影响和作用 .二.【实验步骤和内容】1. 仿真模型的建立:打开模型编辑窗口,复制相关模块,修改模块参数,模块连接。

2. 仿真模型的运行;仿真过程的启动,仿真参数的设置 .转速负反馈闭环调速系统 :直流电动机:额定电压U N=220V,额定电流I dN =55A,额定转速n N=1000r/min电动机电动势系数C e=0.192V.min/r, 假定晶闸管整流装置输出电流可逆,装置的放大系数K s=44,滞后时间常数T s =0.00167s,电枢回路总电阻R=1.0Ω,电枢回路电磁时间常数T1 =0.00167s,电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s,转速反馈系数α=0.01V.min/r对应额定转速时的给定电压U n∗ =10V 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图如图 5-1 所示。

图 5-1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图图 5-2 开环比例控制直流调速系统仿真模型图图 5-3 开环空载启动转速曲线图图 5-4 开环空载启动电流曲线图图 5-5 闭环比例控制直流调速系统仿真模型图在比例控制直流调速系统中,分别设置闭环系统开环放大系数 k=0.56 , 2.5, 30 ,观察转速曲线图,随着 K 值的增加,稳态速降减小,但当 K 值大于临界值时,系统将发生震荡并失去稳定,所以 K 值的设定要小于临界值。

当电机空载启动稳定运行后,加负载时转速下降到另一状态下运行,电流上升也随之上升。

图 5-6 k=0.56 转速曲线图图 5-7 k=0.56 电流曲线图图 5-8 k= 2.5 转速曲线图图 5-9 k= 30 转速曲线图图 5-10 闭环比例积分控制直流调速系统仿真模型图图 5-11 PI 控制转速 n 曲线图图 5-12 PI 控制电流曲线图在闭环比例积分( PI )控制下,可以实现对系统无静差调节,即, 提高了系统的稳定性。

电机拖动自动控制系统仿真实验

电机拖动自动控制系统仿真实验

电机拖动自动控制系统仿真实验09郝金宝2013302204072.6 转速反馈控制直流调速系统的仿真在本例中需要仿真一个比例-积分控制的直流调速系统。

首先,按照题目中给出的仿真框图在MATLAB 的simulink 模块中搭建这样的一个仿真框图如下图所示:在框图中的各个增益环节的参数为:01.03208.5243.11156.0====gain gain gain gain经过运行之后,得到的scope 示波器的图像如下:scope1示波器的图像如下:当采用的调节器的参数为3125.0==τp K这样得到的系统转速的响应无超调,但是调节时间较长,具体的波形为:当采用的调节器的参数为1518.0==τp K转速响应曲线的超调比较大,但是快速性比较好,具体的图像如下图所示:3.4 转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真1,电流环的仿真对电流环的仿真的框图如下图所示:其中,各个增益环节的参数设置为:03.01013.1==gain gain这样,得到的电流环的仿真结果如下:上面的参数关系为KT=0.5,通过观察找到符合工程要求的更合适的参数,例如,以KT=0.25的关系可以找到PI 调节器的传递函数为:s89.165067.0+,由此得到的电流环的阶跃响应的图像如下图所示:上面的图像反映的仿真结果是无超调,但是上升时间长:以KT=1的关系式得到的PI 调节器的传递函数为s567.67027.2 ,同样得到的电流换的阶跃响应的仿真结果如下图所示:得到的电流环的阶跃响应结果为超调大,但是上升时间短。

2.转速环的系统仿真对转速环的系统仿真可以采用下面的图示来搭建:其中的几个增益的参数为:48.13447.11358.723.331013.1=====gain gain gain gain gain 通过运行得到的转速的图像为:由上图可知最终稳定运行于给定的转速。

在加负载电流之后得到的图像为:由图象可知启动时间变长,退饱和超调量减少。

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电机拖动自动控制系统仿真实验
09郝金宝201330220407
2.6 转速反馈控制直流调速系统的仿真
在本例中需要仿真一个比例-积分控制的直流调速系统。

首先,按照题目中给出的仿真框图在MATLAB 的simulink 模块中搭建这样的一个仿真框图如下图所示:
在框图中的各个增益环节的参数为:
01
.03208.5243
.11156.0====gain gain gain gain
经过运行之后,得到的scope 示波器的图像如下:
scope1示波器的图像如下:
当采用的调节器的参数为
3
1
25
.0==τ
p K
这样得到的系统转速的响应无超调,但是调节时间较长,具体的波形为:
当采用的调节器的参数为
15
1
8
.0==τ
p K
转速响应曲线的超调比较大,但是快速性比较好,具体的图像如下图所示:
3.4 转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真
1,电流环的仿真
对电流环的仿真的框图如下图所示:
其中,各个增益环节的参数设置为:
03
.01013
.1==gain gain
这样,得到的电流环的仿真结果如下:
上面的参数关系为KT=0.5,通过观察找到符合工程要求的更合适的参数,例如,以KT=0.25的关系可以找到PI 调节器的传递函数为:s
89
.165067.0+
,由此得到的电流环的
阶跃响应的图像如下图所示:
上面的图像反映的仿真结果是无超调,但是上升时间长:以KT=1的关系式得到的PI 调节器的传递函数为s
567
.67027.2 ,同样得到的电流换的阶跃响应的仿真结果如下图所
示:
得到的电流环的阶跃响应结果为超调大,但是上升时间短。

2.转速环的系统仿真
对转速环的系统仿真可以采用下面的图示来搭建:
其中的几个增益的参数为:
48
.13447.11358.723.331013.1=====gain gain gain gain gain 通过运行得到的转速的图像为:
由上图可知最终稳定运行于给定的转速。

在加负载电流之后得到的图像为:
由图象可知启动时间变长,退饱和超调量减少。

在空载稳定运行的时候突加负载时候的转速和电流的图像如下图所示:
从上图可以看出在突加电流之后的转速和电流抗扰情况。

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