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1、運動控制系統(tǒng)仿真 　　實驗一開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真一、實驗目的1、熟悉并掌握利用MATLAB中Simulink建立直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型和進行仿真實驗的方法。 　　2、掌握開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理及仿真方法。 　　二、實驗內(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，按照要求分別進行仿真實驗，輸出直流電動機的電樞電流Id和轉速n的響應數(shù)據(jù)，繪制出它們的響應曲線，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析，給出相應的結論。 　　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：額定電壓UN=220V，額定電流IdN=

2、55A，額定轉速nN=1000r/min，電動機電勢系數(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)機電時間常數(shù)Tm=0.075s。 　　對應額定轉速時的給定電壓Un*=4.364V。 　　三、實驗步驟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、設置合適的仿真時間，利用out器件或示波器將相關數(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的電樞電流Id和轉速n的響應曲線，記錄并分析實驗數(shù)據(jù)，給出相應的結論。 　　3、根據(jù)開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)參數(shù)建立帶負載時的Simulink仿真框圖，如圖3所示。 　　圖3帶負載時開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖4、設置合適的仿真時間，在1s時分別加入負載電流為IdL=10、20、50A，利用out器件或示波器將相關數(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時加入負載電流分別為IdL=10、20、50A時直流電動機的電樞電流Id和轉速n的響應曲線，記錄并分

4、析實驗數(shù)據(jù)，給出相應的結論。 　　5、設置合適的仿真時間，在1s時分別加入負載電流為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時加入負載電流分別為IdL=20A時直流電動機的電樞電流Id和轉速n的響應曲線，記錄并分析實驗數(shù)據(jù)，給出相應的結論。（證明開環(huán)時轉速降落只與負載電流有關，而與給定電壓無關。）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，電機轉速快速上升，1s后達到穩(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時突加負載電流，id逐漸增大，n逐漸減小；且隨著負載電流的增大，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所達到的峰值也隨著提高，在1s時加入20A固定負載電流后，電樞電流上升的幅度基本相同；電機轉速跟電樞電流變化基本相似。 　　在Un*分別為10V、15V、20V時，轉速降落分別為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，因此可證明轉速降落于給定電壓Un*無關。