运动控制第二篇之闭环控制直流电机调速系统仿真

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运动控制第二篇之闭环控制直流电机调速系统仿真

2024-07-12 05:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录 前言系统总体实现PI控制器PWM模块H桥模块电动机模块实验结果

前言

本文主要参考文献为:

阮毅,杨影,陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统

构建调速系统仿真平台的基本思想是得到系统各个环节的传递函数。使用的主要工具是MATLAB/Simulink平台。对于电力电子变换器主电路可以利用Simulink中Powesystem工具包实现。 控制系统的具体参数为: 型号为:z4-132-1,额定电压 U N = 400 V \rm U_N=400V UN​=400V,额定电流为 I d N = 52.2 A \rm I_dN=52.2A Id​N=52.2A,额定转速为: 2610 r / m \rm 2610 r/m 2610r/m,允许过载倍数 λ = 1.5 \rm\lambda=1.5 λ=1.5。反电动势系数 C e = 0.1459 V ⋅ m i n / r \rm C_e=0.1459V\cdot min/r Ce​=0.1459V⋅min/r。PWM变换器开关频率为8kHz。放大系数为 K s = 538 / 5 = 107.6 \rm K_s=538/5=107.6 Ks​=538/5=107.6电枢回路的总电阻为:0.368 Ω。电枢电路电磁时间常数为: T l = 0.0144 s \rm T_l=0.0144s Tl​=0.0144s。电力拖动系统时间常数 T m = 0.18 s \rm T_m=0.18 s Tm​=0.18s。转速反馈系数为: α = 0.00383 V ⋅ m i n / r = U N ∗ / n N \rm \alpha=0.00383V\cdot min/r=U_N^*/n_N α=0.00383V⋅min/r=UN∗​/nN​。给定额定输入电压为 U N ∗ = 10 V \rm U_N^*=10V UN∗​=10V。

系统总体实现

系统共分成五个部分:

转速给定速度调节器PWM模块H桥驱动电路电动机

其中直流电动机的建模可以参阅博客(运动控制第一篇之直流电动机建模)。 总体模型如下图所示 在这里插入图片描述 电压给定是在0时刻触发的阶跃信号,阶跃信号的幅值为10。具体参数如下图: 在这里插入图片描述

PI控制器

在这里插入图片描述

控制器和控制器中的积分器都有限幅,限幅值为5。控制器的参数还可以根据实际情况继续优化。图中显示的参数只是一个参考值。

PWM模块

在这里插入图片描述 Repeating Sequence是一个周期为8kHz的三角波,其变化范围为-5到+5。 Relay是继电器模块。即当其输入值小于等于0时,其输出为0。当其输入值大于0,其输出值为1。 Data Type Conversion 是一个类型转换模块,将继电器输出转换为boolean型。 这样就产生了一个PWM波。并将PWM信号转换成4路信号,用于控制H桥的4个开关。

H桥模块

在这里插入图片描述 上图,全桥电路的原理图如下所示: 在这里插入图片描述

电动机模块

在这里插入图片描述

实验结果

在这里插入图片描述



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