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1、運(yùn)動控制系統(tǒng)仿真
實(shí)驗(yàn)一開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉并掌握利用MATLAB中Simulink建立直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的方法。
2、掌握開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理及仿真方法。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖如圖1所示,根據(jù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的參數(shù)在Simulink中建立開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型,按照要求分別進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),輸出直流電動機(jī)的電樞電流Id和轉(zhuǎn)速n的響應(yīng)數(shù)據(jù),繪制出它們的響應(yīng)曲線,并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,給出相應(yīng)的結(jié)論。
圖1開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的參數(shù)如下:直流電動機(jī):額定電壓UN=220V,額定電流IdN=
2、55A,額定轉(zhuǎn)速nN=1000r/min,電動機(jī)電勢系數(shù)Ce=0.192Vmin/r。
假定晶閘管整流裝置輸出電流可逆,裝置的放大系數(shù)Ks=44,滯后時間常數(shù)Ts=0.00167s。
電樞回路總電阻R=1.0Ω,電樞回路電磁時間常數(shù)Tl=0.00167s,電力拖動系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù)Tm=0.075s。
對應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓Un*=4.364V。
三、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)參數(shù)建立空載時的Simulink仿真框圖,如圖2所示。
圖2空載時開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖2、設(shè)置合適的仿真時間,利用out器件或示波器將相關(guān)數(shù)據(jù)輸出到MATLAB的Work
3、space中,并在MATLAB中利用plot(X,Y)函數(shù)繪制出空載時直流電動機(jī)的電樞電流Id和轉(zhuǎn)速n的響應(yīng)曲線,記錄并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),給出相應(yīng)的結(jié)論。
3、根據(jù)開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)參數(shù)建立帶負(fù)載時的Simulink仿真框圖,如圖3所示。
圖3帶負(fù)載時開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖4、設(shè)置合適的仿真時間,在1s時分別加入負(fù)載電流為IdL=10、20、50A,利用out器件或示波器將相關(guān)數(shù)據(jù)輸出到MATLAB的Workspace中,并在MATLAB中利用plot(X,Y)函數(shù)繪制出在1s時加入負(fù)載電流分別為IdL=10、20、50A時直流電動機(jī)的電樞電流Id和轉(zhuǎn)速n的響應(yīng)曲線,記錄并分
4、析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),給出相應(yīng)的結(jié)論。
5、設(shè)置合適的仿真時間,在1s時分別加入負(fù)載電流為IdL=20A,修改給定電壓Un*的值(取3組不同的值),利用out器件或示波器將相關(guān)數(shù)據(jù)輸出到MATLAB的Workspace中,并在MATLAB中利用plot(X,Y)函數(shù)繪制出在1s時加入負(fù)載電流分別為IdL=20A時直流電動機(jī)的電樞電流Id和轉(zhuǎn)速n的響應(yīng)曲線,記錄并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),給出相應(yīng)的結(jié)論。(證明開環(huán)時轉(zhuǎn)速降落只與負(fù)載電流有關(guān),而與給定電壓無關(guān)。)四、數(shù)據(jù)分析T/s00.010.050.511.11.5Id/A0174.95102.060.370.050.110.05n/r*min0102.954
5、81.29991000.11000.11000.1在0~1s里,電流快速減小,1s后,電流趨于平穩(wěn);而在0~1s里,電機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升,1s后達(dá)到穩(wěn)定。
T/s00.010.050.511.21.5Id1/A0174.45102.060.370.029.3710.12n1/r*min0102.95481.2998.921000.1951.63948.04Id2/A0174.45102.060.370.0218.7320.12n2/r*min0102.95481.2998.921000.1902.74896.01Id3/A0174.45102.060.370.0246.7549.97n3/r
6、*min0102.95481.2998.921000.1756.76739.96由上表可知,在0~1s內(nèi),隨著id的減小,n逐漸增大;在1s時突加負(fù)載電流,id逐漸增大,n逐漸減??;且隨著負(fù)載電流的增大,id增大越明顯,n減小越明顯。
T/s00.010.050.511.21.5Id1/A0395.69229.820.590.0219.13820.5n1/r*min0265.491122.52289.12291.721942187.6Id2/A0598.33346.851.180.1718.7520.16n2/r*min0364.1416753433.53437.53340.23333.
7、4Id3/A0801.62474.261.84-0.0718.5219.7n3/r*min0452.762171.24577.94583.344864479.3對上表分析,隨著給定電壓的升高,電樞電流在0~1s所達(dá)到的峰值也隨著提高,在1s時加入20A固定負(fù)載電流后,電樞電流上升的幅度基本相同;電機(jī)轉(zhuǎn)速跟電樞電流變化基本相似。
在Un*分別為10V、15V、20V時,轉(zhuǎn)速降落分別為Δn1=2289.1-2187=102.7(r/min)Δn2=3437.5-3333.4=104.1(r/min)Δn3=4583.3-4479.3=104(r/min)可以看出Δn1≈Δn2≈Δn3,因此可證明轉(zhuǎn)速降落于給定電壓Un*無關(guān)。