实验一、开环直流调速系统的仿真实验.pdf

--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。I(s)dL_U*(s)K1/RI(s)RE1n(s)ns+dTs1Ts1+TsCs—lme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----电枢电流曲线180id160140120100Ad/i80604020000.20.40.60.811.21.41.61.82t/s转速曲线1200n1000800n)mi600r/n(400200000.20.40.60.811.21.41.61.82t/sＴ／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。----不同负载电流下的转速曲线1200n1n21000n3800n)mi600r/n(400200000.20.40.60.811.21.41.61.82t/s不同负载电流下的电枢电流曲线180id1160id2id3140120100Ad/i80604020000.20.40.60.811.21.41.61.82t/sＴ/s00.010.０50．511．２1．5Id1/A０17４.4510２.０6０．370.0２9.3７1０．１2ｎ１/ｒ*mｉ0102．9５481．2９98．91000．1951.63９48．04----n２１７４１０．７８３１Id2/A04.2.06030.021.720.2５ｎ１．２０．１４６．2/r*min0102.9548998.92100902.78901I/A0１74.45１０2．0０.３7０.０24６.7549．97d３６ｎ／＊．５４．０１６６７９3rm01029812998.92100.75.73.96ｉn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。不同电压下的转速曲线5000n1n24500n3400035003000n)mi2500r/n(200015001000500000.20.40.60.811.21.41.61