《机电系统建模与仿真》实验指导书(3)

2019-01-07 12:02

⑥录制仿真动画,分析结果是否合理。

2.运用MATLAB对给定伺服控制系统进行建模与仿真 (1)单闭环控制系统

在MATLAB/Simulink环境下,找到图1.2中对应的模块,并按给定的参数建立系统数学模型(如图1.9所示),其中PID控制器的参数设置为P?0.5和I?11。

图1.9 转速单闭环V-M系统的动态结构图

分别在以下三种情况下,进行仿真,并保存转速曲线图: ①在不计干扰的情况下,将给定信号设置为单位阶跃信号;

②给定信号设置为0(不加给定信号),单位阶跃信号作为干扰信号; ③给定信号为单位阶跃信号,并在0.5秒时加入一个幅值为3的阶跃信号作为干扰信号。

(2)双闭环控制系统

对双闭环控制系统而言,将其分为电流环和转速环分别进行MATLAB计算与仿真。

电流环的动态结构图如图1.10所示,图中电流调节器参数设置为P?0.32和

I?25。

分别以下两种情况下,进行仿真实验,并分析电流环的性能、保存仿真结果: ①忽略干扰,给定信号用单位阶跃信号代替;

②分别加入两个干扰信号(用单位阶跃信号代替),绘制扰动曲线。 转速环的动态结构如1.11,图中,扰动信号3代表负载变化引起的扰动;扰动信号2代表电网电压波动、晶闸管整流与移相触发器参数变化引起的扰动。

针对图1.11,通过两个实验分析系统的动态性能:

①忽略扰动影响,在单位阶跃信号作用下,绘制系统的转速变化曲线; ②转速环抗扰动过程的仿真,在2、3出分别加入扰动信号,绘制扰动响应曲

11

线。

1.10

电流

环动

态结构

input1电流环滤0.0021波s+1平衡电流电调PID流环0.002节1器滤s+1干波扰21限幅电流反馈晶系0.072干30扰3闸0.00167数2管s+1电动机0.01281/0.4电枢s+1I112

电流环滤波10.002s+1转速环平衡滤波1In1转速调节器0.01s+1PID10.002s+1电流环平衡滤波21PID电流调节器300.00167s+1晶闸管0.07230.0128s+1s电动机电枢传动n0.13610.01s+1转速环滤波0.0067转速反馈系数1.11 V-M

直流调速系统动态结构图双闭环图

13

2.5701七、思考题

1、运用Pro/ENGINEER进行机构运动仿真的一般步骤是什么? 2、创建系统动态结构图的一般步骤是什么? 八、实验报告

实验报告基本内容详见附件。 九、其它说明

认真阅读相关实验设备注意事项,正确使用各实验设备。

14

附件: 学生实验报告基本内容要求

机电系统仿真实验报告

班级&学号: 姓名:

一.实验预习

1.实验目的

2.实验原理

二.实验记录

1.机构3D建模与仿真

保存四连杆机构的3D模型,观察机构铰接点的运动情况并绘制运动曲线。

2. 运用MATLAB对给定伺服控制系统进行建模与仿真 (1)单闭环控制系统

分别保存并打印以下三种情况的转速曲线图:

①在不计干扰的情况下,将给定信号设置为单位阶跃信号;

②给定信号设置为0(不加给定信号),单位阶跃信号作为干扰信号;

15


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