【老生谈算法】MATLAB在直流调速中的仿真应用.doc

简介：
本文档探讨了MATLAB软件在直流电机调速系统仿真中的应用，通过具体实例分析展示了如何利用该工具进行系统的建模、仿真及优化。 【直流调速的MATLAB仿真】是针对电力拖动领域的一种模拟技术，主要涉及直流电机调速系统的控制与分析。直流调速系统通常有三种基本方法：改变电枢电阻、减弱磁通以及调节电枢电压。其中，由于可以提供稳定的人为机械特性和平滑调速特性，调节电枢电压的方法被广泛应用。 MATLAB作为一种强大的仿真工具，可用于建立直流调速系统的数学模型，并进行动态仿真。在SIMULINK环境中，可以通过构建传递函数模型来模拟系统中的各个部件，包括晶闸管触发电路、相控整流器、直流电动机以及控制部分等。 1. **晶闸管触发电路和相控整流器**：通过调节触发脉冲的相位改变输出的直流平均电压实现对电机速度的控制。理想情况下，输出电压与控制电压呈线性关系；然而由于晶闸管特性和滞后效应实际关系为非线性的，并可近似描述为一阶惯性环节，用时间常数Ts和放大系数Ks来表示。 2. **直流电动机动态模型**：通常将直流电机视为一个线性系统，通过拉普拉斯变换得到的传递函数可以简化为二阶线性环节，在额定励磁条件下包含电枢电阻R、电枢回路时间常数T1和机电时间常数Tm。 3. **控制部分**：为了实现精确的速度控制通常使用PI调节器。选择适当的PI参数对于系统的性能至关重要，需要根据具体的设计指标（如静态误差、动态超调量等）来确定。 在设计具体的直流调速系统时，例如给定的电机数据和时间常数等信息可用以下步骤进行： - 首先，设计电流环，并校正为典型的控制系统，然后基于设计标准确定PI参数。 - 接着将电流环近似为一个小惯性环节并加入转速控制回路中。再次根据具体指标设定转速控制器的PI参数。 通过MATLAB仿真可以分析系统的动态性能如电流和速度响应曲线以验证是否满足要求。这种方法有助于理解系统行为，优化控制器设置，并预测不同条件下的表现，在实际应用中有重要意义。