实验一开环直流调速系统的仿真实验.docx

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=220V，额定电流IdN=55A，额定转速nN=1000r/min，电动机电势系数Ce=0.192V·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=0.00167s。
电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。
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

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

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。

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。）

数据分析

T/s00.010.050.511.11.5Id/A0174.95102.060.370.050.110.05n/r*min0102.95481.29991000.11000.11000.1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/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*min0102.95481.2998.921000.1756.76739.96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/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*min0364.1416753433.53437.53340.23333.4Id3/A0801.62474.261.84-0.0718.5219.7n3/r*min0452.762171.24577.94583.344864479.3
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)
Δn