武汉理工大学《运动控制系统》课程设计
电流环节截止频率为：?ci?KI?90.9S?1 1) 晶闸管传递函数的近似条件
11??101.01s?1??ci 3Ts0.0099满足近似条件
2）忽略反电动势对电流环动态影响的条件
311?3?79.06s?1??ci TmTl0.12?0.012满足近似条件
2) 电流环小时间常数处理
1111???123.7s?1??ci
3TsToi30.0033?0.0022
满足近似条件。
（5）计算调节器电阻和电容
因为R0?40k?，，所以各电阻和电容值为：
Ri?KiR0?0.0238?40k??9.52k?
Ci??iRi?1.26?F
Coi?4Toi?0.22?F R0参照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为?i=4.3%?5%，满足设计要求
所以电流环的传递函数为
W(ACR)?Ki(?is?1)0.238(0.012s?1) ??is0.012s2.3速度环的设计
（1）确定时间常数 电流环等小时间常数
1。 KI1=2T?i =2×0.0055s=0.011S KI
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转速环小时间常数T?n。按小时间常数近似处理，取
T?n=
1+Ton =0.011+0.014=0.025s KI（2）转速调节器结构
按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数为
WASR(S)?Kn(?ns?1)
?ns（3）计算转速调节器参数
按跟随性能和抗扰性能都较好的原则，取h?3，则ASR的超前时间常数为
?n?hT??3?0.025s?0.075s
n转速开环增益
KN?h?1?2 ?355.6s222hT?n于是ASR的比例系数为
Kn?(h?1)?CeTm?8.22
2h?RT?n(4)检验近似条件 转速截止频率为
?cn?KN?n?355.6?0.075?26.7s?1
1) 电流环传递函数简化条件
1KI190.9???42.9s?1??cn 3T?i30.0055
满足近似条件
2）转速环小时间常数近似条件为
1KI190.9???26.9s?1??cn 3Ton30.014满足近似条件
（5）计算调节器电阻和电容
由于R0?40k?，所以各个电阻和电容值为：
Rn?KnR0?8.22?40k??328.8k?
Cn?
?nRn?0.228?F
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Con?4Ton?1.4?F R0（6）校核转速超调量
当h?3时，由典型?型系统阶跃输入跟随性能指标表查得，?n=52.6%，不能满足设计要求。实际上，由于典型?型系统阶跃输入跟随性能指标表是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。
由典型?型系统动态抗扰性能指标与参数的关系表查得当h?3时，?Cmax/Cb?72.2%，
??Idm?1.1 IN??Cmax??nNT?n?所以?n?2? ????Z?*?C?Tmnb??305?0.180.025 ?2?72.2%?1.1?0.196?
10000.12?9.27%?10%
能满足设计要求
所以，根据上述参数，速度环传递函数为
W(ASR)?
Kn(?ns?1)8.22(0.075s?1) ??ns0.075s 6
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3.MATLAB仿真
3.1仿真结构图
根据上述所设计的参数，在MATLAB中的simulink环境中对系统进行仿真，总结构图如图3-1，转速环ASR如图3-2，电流环ACR如图3-3所示
图 3-1总结构图
图3-2转速环ASR
图3-3电流环ACR
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3.2 仿真结果图
电机转速n仿真波形
图3-4
直流电动机负载电流Id仿真波形
图3-5
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