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1、運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)機(jī)電勢(shì)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(shí)間常數(shù)Ts=0.00167s。
電樞回路總電阻R=1.0Ω，電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.00167s，電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.075s。
對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)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(shí)的Simulink仿真框圖，如圖2所示。
圖2空載時(shí)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(shí)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(shí)直流電動(dòng)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(shí)的Simulink仿真框圖，如圖3所示。
圖3帶負(fù)載時(shí)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(shí)間，在1s時(shí)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(shí)加入負(fù)載電流分別為IdL=10、20、50A時(shí)直流電動(dòng)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(shí)間，在1s時(shí)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(shí)加入負(fù)載電流分別為IdL=20A時(shí)直流電動(dòng)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(shí)轉(zhuǎn)速降落只與負(fù)載電流有關(guān)，而與給定電壓無(wú)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(shí)突加負(fù)載電流，id逐漸增大，n逐漸減?。磺译S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(duì)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(shí)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(shí)，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(wú)關(guān)。
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