机电控制作业matlab仿真速度环仿真实验.docx
机电控制作业matlab仿真速度环仿真实验机电系统控制技术 matlab仿真速度环仿真实验 1、具有比例调节器的速度环仿真实验 图1-1-1 考虑饱和时的具有比例调节器的速度环仿真图 上述模块均可在Simulink的子模块中找到： SourcesStep； ContinuousPID Controller、Integrator、Transfer Fcn； Math OperationsAdd、Gain； DiscontinuitiesSaturation； SinksScope。 参数设置： 以1V的阶跃输入，速度环采用P调节器，Kp=4，衰减器=0.66；电流环增益0.5，加速度系数830；将运算放大器后的饱和模块设为±11V，将测速发电机后的饱和模块设为±120rad/s；测速机常数Kc=0.237。 选择P 值为4 图1-1-2 输入阶跃参数 1 图1-1-3 速度环比例调节器的增益 图1-1-4 滤波器中传递函数参数设置 运行仿真，可得反馈电压信号的时域响应曲线、电动机电流的时域响应曲线、电动机转速的时域响应曲线。 图1-1-5 反馈电压信号的时域响应曲线 图1-1-6电动机电流的时域响应曲线 2 图1-1-7 电动机转速的时域响应曲线 为了求得系统的闭环带宽，下面利用feedback函数求出闭环传递函数，其中sys1和sys2分别为前向通道和反馈回路的传递函数。编写如下程序进行计算： b=0.5; Kp=4; num1=Kp*b*830; den1=1,0; sys1=tf(num1,den1); num2=0.237*0.66*0.5; den2=0.0043,1; sys2=tf(num2,den2); sys=feedback(sys1,sys2); bode(sys) grid 绘出调速系统闭环的伯德图，如图1-1-8所示。 图1-1-8 调速系统闭环的伯德图 3 在伯德图上放大后可以看到系统闭环频宽200rad/s,折合约30Hz。 2、具有比例积分调节器的速度环仿真实验 图1-2-1 考虑饱和时的具有PI调节器的速度环仿真图 可选择不同的PI调节器参数，如、。 2.1 PI调节器参数选择时 其余参数不变，PI调节器的参数设置如图1-2-2所示。 图1-2-2 运行仿真，可得反馈电压信号的时域响应曲线、电动机电流的时域响应曲线、电动机转速的时域响应曲线。 4 图1-2-3 反馈电压信号的时域响应曲线 图1-2-4电动机电流的时域响应曲线 图1-2-5电动机转速的时域响应曲线 为了求得系统的闭环带宽，下面利用feedback函数求出闭环传递函数，其中sys1和sys2分别为前向通道和反馈回路的传递函数。编写如下程序进行计算： num1=22.825,415; den1=0.004,0,0; sys1=tf(num1,den1); num2=0.237*0.66*0.5; den2=0.0043,1; sys2=tf(num2,den2); sys=feedback(sys1,sys2); bode(sys) grid 绘出调速系统闭环的伯德图，如图1-2-6所示。 5 图1-2-6 调速系统闭环的伯德图 2.2 PI调节器参数选择时 其余参数不变，PI调节器的参数设置如图1-2-7所示。 图1-2-7 运行仿真，可得反馈电压信号的时域响应曲线、电动机电流的时域响应曲线、电动机转速的时域响应曲线。 6 图1-2-8 反馈电压信号的时域响应曲线 图1-2-9电动机电流的时域响应曲线 图1-2-10电动机转速的时域响应曲线 为了求得系统的闭环带宽，下面利用feedback函数求出闭环传递函数，其中sys1和sys2分别为前向通道和反馈回路的传递函数。编写如下程序进行计算： num1=4.15,415; den1=0.004,0,0; sys1=tf(num1,den1); num2=0.237*0.66*0.5; den2=0.0043,1; sys2=tf(num2,den2); sys=feedback(sys1,sys2); bode(sys) grid 绘出调速系统闭环的伯德图，如图1-2-11所示。 7 图1-2-11 调速系统闭环的伯德图 2.3 PI调节器参数选择时 其余参数不变，PI调节器的参数设置如图1-2-12所示。 图1-2-12 运行仿真，可得反馈电压信号的时域响应曲线、电动机电流的时域响应曲线、电动机转速的时域响应曲线。 8 图1-2-13 反馈电压信号的时域响应曲线 图1-2-14电动机电流的时域响应曲线 图1-2-15电动机转速的时域响应曲线 为了求得系统的闭环带宽，下面利用feedback函数求出闭环传递函数，其中sys1和sys2分别为前向通道和反馈回路的传递函数。编写如下程序进行计算： num1=106.24,415; den1=0.018,0,0; sys1=tf(num1,den1); num2=0.237*0.66*0.5; den2=0.0043,1; sys2=tf(num2,den2); sys=feedback(sys1,sys2); bode(sys) grid 绘出调速系统闭环的伯德图， 如图1-2-16所示。 图1-2-16 2.4 PI调节器参数选择时 9 其余参数不变，PI调节器的参数设置如图1-2-17所示。 图1-2-17 运行仿真，可得反馈电压信号的时域响应曲线、电动机电流的时域响应曲线、电动机转速的时域响应曲线。 图1-2-18 反馈电压信号的时域响应曲线 图1-2-19电动机电流的时域响应曲线 为了求得系统的闭环带宽，下面利用feedback函数求出闭环传递函数，其图1-2-20电动机转速的时域响应曲线 10 中sys1和sys2分别为前向通道和反馈回路的传递函数。编写如下程序进行计算： num1=19.505,415; den1=0.018,0,0; sys1=tf(num1,den1); num2=0.237*0.66*0.5; den2=0.0043,1; sys2=tf(num2,den2); sys=feedback(sys1,sys2); bode(sys) grid 绘出调速系统闭环的伯德图，如图1-2-21所示。 图1-2-21 11
