电力拖动自动控制系统仿真作业
《电力拖动自动控制系统》课程实践报告--双闭环直流调速系统MATLAB仿真
《电力拖动自动控制系统》课程实践报告--双闭环直流调速系统MATLAB仿真安阳师范学院物理与电气工程学院基于matelab仿真平台《电机拖动自动控制系统》课程实践双闭环直流调速系统MATLAB仿真指导老师：苗风东姓名：韩衍翀班级：电气一班学号：111102022双闭环直流调速系统MATLAB仿真摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。
具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。
常用的电机调速系统有转速闭环控制系统和电流闭环控制系统，二者都可以在一定程度上克服开环系统造成的电动机静差率，但是不够理想。
实际设计中常采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
关键词：直流双闭环调速系统电流调节器转速调节器主电路原理图及其说明主电路采用转速、电流双闭环调速系统，使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从而改变电机的转速。
通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差的运行。
仿真结构图双闭环调速系统结构框图仿真步骤根据实验指导书给定数据，在MATLAB中的simulink环境中对系统进行仿真，总结构图2，转速环ASR如图3，电流环ACR如图4所示：图 2总结构图图3转速环ASR图4电流环ACR对图3 、图4进行封装，连接主电路图，开始仿真，观察现象。
仿真结果图电机转速n仿真波直流电动机负载电流Id仿真波形转速调节器输出Ui*波形电流调节器输出电压（整流装置输入电压Uct）波形电机电枢电压Ud0波形波形分析：由转速波形和电枢电流波形可以看出，启动过程经过了电流上升、恒流升速和调速阶段。
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。
17秋西交《电力拖动自动控制系统》在线作业1
西交《电力拖动自动控制系统》在线作业 -0001
试卷总分:100 得分:0
一、单选题 (共 30 道试题,共 60 分)
1.逻辑控制无环流可逆系统中，下面不能作为逻辑控制环节输入信号的是（）。
A.“零电流检测”信号
B.“转矩极性鉴别”信号
C.转速给定信号
正确答案:C
2.采用旋转编码器的数字测速方法不包括
A.M法
B.T法
C.M/T法
D.F法
正确答案:D
3.属于H型双极式PWM变换器缺点（）。
A.电流不连续
B.单象限运行
C.开关损耗大
D.低速不平稳
正确答案:C
4.异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是（）。
A.恒压频比控制
B.恒定子磁通控制
C.恒气隙磁通控制
D.恒转子磁通控制
正确答案:D
5.调速范围是指( )。
A.生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围
B.生产机械要求电动机提供的最低转速和最高转速之比叫做调速范围
C.生产机械要求电动机提供的平均转速和最低转速之比叫做调速范围
D.生产机械要求电动机提供的最高转速和平均转速之比叫做调速范围
正确答案:A
6.在三相桥式反并联可逆调速电路和三相零式反并联可逆调速电路中，为了限制环流，需要配置环流电抗器的数量分别是（）。
电力拖动直流电机仿真实验(实验1)
实验一 转速单闭环直流电机调速系统的性能研究一、实验目的1．验证电动机在理想空载状态下转速的调节过程 2．验证电动机在突然加上负载时转速的调节过程 3. 通过实验了解自控原理中关于控制器设计方法的重要性二、实验原理图1所示为本次实验所用的含PI 调节器的直流电机转速单闭环调速系统。
采用教材例2-1给出的直流电机参数确定图中转速传感器、电机、电力电子装置的数学模型。
图1 含PI 调节器的直流电机转速单闭环调速系统建立系统的仿真模型，通过对I dL 的控制来实现空载和负载的变换。
PI 调节器的参数可根据经验调节，也可采用基于BODE 图的工程最佳设计方法设计。
三、实验步骤1. 在Matlab 的Simulink 中构建图示的仿真模型。
系统的仿真图2. 电机空载起动的仿真按图2和图3所示分别设置给定值和负载电流的数值，并将仿真时间设置为1s。
图2 给定值模块图3 负载电流模块点击仿真按钮，记录示波器中显示的转速和电流曲线。
对于转速曲线，从上升时间（第一次达到稳态值的时间）、超调量、调节时间、振荡次数等方面对转速曲线进行分析，说明该控制系统的性能好坏，并写在实验报告上。
3. 仿真分析系统的抗扰动性能双击图中的IdL模块，按照图4设置仿真模块的数值。
仿真时间设置为1.5s。
图4 IdL模块的参数设置点击仿真按钮，记录示波器中显示的转速和电流曲线。
对于转速曲线，从转速降落（转速下降的最大值）、恢复时间、振荡次数等方便对转速曲线进行分析，说明该控制系统的抗扰动能力的好坏，并写在实验报告上。
4.验证基于BODE图的工程最佳设计方法的优越性将下图中的比例环节和积分环节的参数重新设置为初始值1，IdL模块的值重新设置为0。
现增加一个控制要求：要求系统没有超调量。
请自行调节比例环节和积分环节的参数，将你认为性能已调节到最好的系统的输出曲线记录下来，并粘贴在实验报告上。
仿真时间改回为原来的10s。
注意：如果输出曲线很快能接近稳态值，但有迟迟达不到稳态值，这种情况称为爬坡现象，这在自控系统中是不允许的。
电力拖动自动控制系统大作业 - 2017.5
设计一个直流调速系统，要求调速范围20D ≥，且空载起动时的电流超调量5%i σ≤，要求转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量10%n σ≤。
基本数据如下：直流电动机：额定电压220V N U =，额定电流136A N I =，额定转速1460r /min N n =，0.132V min/e C r =⋅，允许过载倍数 1.5λ=。
励磁电压220V f U =，励磁电流 1.5A f I =。
采用三相桥式晶闸管整流电路，整流内阻0.3rec R =Ω；晶闸管装置放大系数：40s K =。
电枢回路总电阻0.5R =Ω，电枢回路电磁时间常数0.03s l T =，电力拖动系统机电时间常数0.18s m T =，平波电抗器20mH d L =。
完成以下问题（第1-5题必做；第6-8题选做1道题）：1、建立双闭环直流调速系统的动态结构图，并分析其数学模型（用传递函数表示）2、利用工程设计法设计转速ASR 调节器、电流ACR 调节器。
3、试设计用于转速给定的直流辅助电源系统设计。
（提示：直流电源输出电压连续可调，且具有稳压环节）4、基于MATLAB/Simulink 仿真平台，搭建直流调速系统仿真模型，并合理设置参数，完成以下仿真分析：（1）转速调节器ASR 不带积分、输出限幅，仿真调速系统起动及转速、负载突变时的动态过程，并分析仿真结果及其原因。
（2）转速调节器ACR 不带积分、输出限幅，仿真调速系统起动及转速、负载突变时的动态过程，并分析仿真结果。
（3）合理设置仿真参数，使电机由满载正向电动状态过渡到半载反向电动状态。
试结合电机的转速和转矩仿真波形图，分析电机的运行状态。
5、试评价电力拖动系统对环境、社会可持续发展的影响。
6、若直流电机参数不变，现有330V 的直流电压源，试设计一套采用PWM 控制的直流脉宽调速系统，调速范围100D ≥，空载起动时电流超调5%i σ≤，要求转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调10%n σ≤。
电力拖动设计与仿真报告
电力拖动设计与仿真报告1. 引言电力拖动是一种利用电车辆近零排放的动力系统，实现汽车的运动和驱动的技术。
电力拖动可以大大减少对环境的污染，并提高能源利用率。
本报告将介绍电力拖动的设计与仿真，以及对比分析不同设计参数对系统性能的影响。
2. 设计概述电力拖动的系统由电机、电池、控制器等组成。
电机通过控制器控制电池的输出电流，从而驱动汽车运动。
设计的目标是实现高效率的能量转换和卓越的性能。
3. 电机选择和建模在本次设计中，我们选择了无刷直流电机。
针对设计要求，我们建立了电动机的数学模型，包括电动机的转矩方程、速度方程和电流方程。
通过模拟电机在不同负载下的性能，我们可以进一步优化电机设计参数。
4. 电池容量选择和优化电池的容量直接影响电车的续航里程。
我们根据电动机的模型和预设的运动路线，计算了不同电池容量下的续航里程。
通过综合考虑续航里程和整车重量的关系，我们选取了最佳的电池容量，并进一步优化了电池的充放电策略。
5. 控制器设计与仿真控制器是电力拖动系统的核心，负责实时监测车辆状态，并根据需求控制电池的输出电流。
我们采用了PID控制算法来实现速度调节和位置控制。
通过仿真，我们可以评估不同控制参数对系统响应时间、稳定性等性能指标的影响。
6. 仿真结果与分析基于以上设计与建模，我们进行了电力拖动系统的仿真，并分析了不同设计参数对系统性能的影响。
通过仿真结果，我们发现优化的电池容量能够显著提升续航里程，而适当调整控制器参数可以提高系统的稳定性和响应速度。
此外，我们还发现高效的电机设计能够减少能量损失，从而提高系统效率。
7. 结论本报告介绍了电力拖动系统的设计与仿真。
通过建立电动机模型、优化电池容量选择和设计控制器，我们能够对电力拖动系统的性能进行预测和优化。
通过仿真分析，我们可以明确不同设计参数对系统性能的影响，为实际系统的设计和开发提供指导。
电力拖动系统的应用具有重要的意义，能够推动汽车行业向环保和高效能源的发展方向迈进。
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。
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告模板
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
实验一二极管单相整流电路一．【实验目的】
1．经过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；
2．经过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。
图1-1 二极管单相整流电路仿真模型图
二．【实验步骤和内容】
1.仿真模型的建立
①打开模型编辑窗口；
②复制相关模块；
③修改模块参数；
④模块连接；
2.仿真模型的运行
①仿真过程的启动；
②仿真参数的设置；
3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。
三．【实验总结】
由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。
图1-2 整流电压输出波形图图1-3 整流电流输出波形图
图1-4 整形电压、电流输出波形图
实验二三相桥式半控整流电路
一．【实验目的】
1．经过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；
2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。
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。
相应的参数设置：
（1）交流电压源参数U=100 V，f=25 Hz，三相电源相位依次延迟120°。
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电力拖动自动控制系统仿真作业
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第二章比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真
参数的设置：
额定电压Un=220，额定电流Idn=55A，
额定转速1000r/min，电动机电动势系数Ce=0.192V·min/r。
装置的放大系数Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167s，
电枢回路总电阻R=1.0欧，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s，
机电时间常数Tm=0.075s。
转速反馈系数a=0.01。
对应额定转速时的给定电压是10v。
PI调节器的值暂定为Kp=0.56,1/τ=11.43，得到比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型如下：
修改控制参数后转速的仿真结果如下：
修改控制参数后的电流仿真结果：
由以上仿真结果图能够看出，系统是一个欠阻尼系统，改变比例积分系数可以得到不同的结果，系统的转速先超调然后逐渐趋于稳定，当电流静差为零时转速基本不变。
无超调的仿真结果图：
Kp=0.25,1/τ=3时仿真结果如下：
超调量较大的仿真结果
Kp=0.8,1/τ=15时仿真结果如下：
从以上的仿真结果图能够看出：Kp=0.25，,1/τ=3时没有超调，Kp=0.8，,1/τ=15时超调较大。
第三章转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真电流环的仿真模型如下
电流环的仿真结果如下
此时KT满足KT=0.5，有超调，上升时间比较适中
无超调的仿真结果
此时KT满足KT=0.25，Kp=0.5067,1/τ=16.89
由仿真图可以看出电流环无超调,但上升时间较为缓慢
超调量较大的仿真结果
此时KT满足KT=1.0，Kp=2.027,1/τ=67.567
由仿真图可以看出，电流有超调,但上升时间比较短，在恒流升速阶段，Id略低于Idm，其原因是电流调节系统受到电动机反电动势的扰动，它是一个线性渐增的扰动量，所以系统做不到无静差。
转速环的仿真模型
转速环空载高速启动波形图
此时选取Kp=11.7，1/τ=134.48
直流电动机启动时转速与电流的响应曲线，最终电机稳定运行于给定转速转速环满载高速启动波形图
满载启动，其转速与电流响应曲线如上图，起动时间延长，退饱和超调量减少。
转速环的抗扰波形图
抗干扰性的测试，将step1的step time 设置为1，将Initial value设置为0，将Final value设置为100，即可得到如上图所示的在空载稳定运行时突加额定负载的转速与电流响应曲线。