精编_实验一开环直流调速系统的仿真实验

精编_实验一开环直流调速系统的仿真实验

‎_实验一开环直流调速系统的仿真实验 ‎ 实验一 开环直流调速系统的仿真 一、实验目的 1、熟悉并掌握利用MATLAB中Simulink建立直流调速系统的仿真模型和进行仿真实验的方法。 2、掌握开环直流调速系统的原理及仿真方法。 二、实验内容 开环直流调速系统的仿真框图如图1所示，根据系统各环节的参数在Simulink中建立开环直流调速系统的仿真模型，按照要求分别进行仿真实验，输出直流电动机的电枢电流Id和转速n的响应数据，绘制出它们的响应曲线，并对实验数据进行分析，给出相应的结论。 图1 开环直流调速系统的仿真框图 开环直流调速系统中各环节的参数如下： 直流电动机：额定电压UN = 220 V，额定电流IdN = 55 A，额定转速nN = 1000 r/min，电动机电势系数Ce= 0.192 V·min/r。 ‎ ‎ 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks = 44，滞后时间常数Ts = 0.00167 s。 电枢回路总电阻R =1.0 Ω，电枢回路电磁时间常数Tl = 0.00167 s，电力拖动系统机电时间常数Tm = 0.075 s。 对应额定转速时的给定电压Un*=4.364V。 三、实验步骤 1、根据开环直流调速系统的各环节参数建立空载时的Simulink仿真框图，如图2所示。 图2 空载时开环直流调速系统的仿真框图 2、 设置合适的仿真时间，利用out器件或示波器将相关数据输出到MATLAB的Workspace中，并在MATLAB中利用plot（X,Y）函数绘制出空载时直流电动机的电枢电流Id和转速n的响应曲线，记录并分析实验数据，给出相应的结论。 3、根据开环直流调速系统的各环节参数建立带负载时的Simulink仿真框图，如图3所示。 图3 带负载时开环直流调速系统的仿真框图 4、‎ ‎ 设置合适的仿真时间，在1s时分别加入负载电流为IdL=10、20、50A，利用out器件或示波器将相关数据输出到MATLAB的Workspace中，并在MATLAB中利用plot（X,Y）函数绘制出在1s时加入负载电流分别为IdL=10、20、50A时直流电动机的电枢电流Id和转速n的响应曲线，记录并分析实验数据，给出相应的结论。 5、 设置合适的仿真时间，在1s时分别加入负载电流为IdL=20A，修改给定电压Un*的值（取3组不同的值），利用out器件或示波器将相关数据输出到MATLAB的Workspace中，并在MATLAB中利用plot（X,Y）函数绘制出在1s时加入负载电流分别为IdL=20A时直流电动机的电枢电流Id和转速n的响应曲线，记录并分析实验数据，给出相应的结论。（证明开环时转速降落只与负载电流有关，而与给定电压无关。） 四、 数据分析 T/s 0 0.01 0.05 0.5 1 1.1 1.5 Id/A 0 174.95 102.06 0.37 0.05 0.11 0.05 n/r*min 0 102.95 481.2 999 1000.1 1000.1 1000.1 在0~1s里，电流快速减小，1s后，电流趋于平稳；而在0~1s里，电机转速快速上升，1s后达到稳定。 T/s 0 0.01 0.05 0.5 1 1.2 1.5 Id1/A 0 174.45 102.06 0.37 0.02 9.37 10.12 n1/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1 951.63 948.04 ‎ Id2/A 0 174.45 102.06 0.37 0.02 18.73 20.12 n2/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1 902.74 896.01 Id3/A 0 174.45 102.06 0.37 0.02 46.75 49.97 n3/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1 756.76 739.96 由上表可知，在0~1s内，随着id的减小，n逐渐增大；在1s时突加负载电流，id逐渐增大，n逐渐减小；且随着负载电流的增大，id增大越明显，n减小越明显。 T/s 0 0.01 0.05 0.5 1 1.2 1.5 Id1/A 0 395.69 229.82 0.59 0.02 19.138 20.5 n1/r*min 0 265.49 1122.5 2289.1 2291.7 2194 2187.6 Id2/A 0 598.33 346.85 1.18 0.17 18.75 20.16 n2/r*min 0 364.14 1675 3433.5 3437.5 3340.2 3333.4 Id3/A 0 801.62 474.26 1.84 -0.07 18.52 19.7 n3/r*min 0 452.76 2171.2 4577.9 4583.3 4486 4479.3 对上表分析，随着给定电压的升高，电枢电流在0~1s所达到的峰值也随着提高，在1s时加入20A固定负载电流后，电枢电流上升的幅度基本相同；电机转速跟电枢电流变化基本相似。 在Un*分别为10V、15V、20V时，转速降落分别为 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，因此可证明转速降落于给定电压Un*无关。 ‎