双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的 Matlab

使用 matlab simulink 的 power system 工具箱仿真设计一个双闭环晶闸管直流不可逆调速系统并调控参数，基本参数如下

要求电流超调量小于 5%转速超调量小于 10%
需要 matlab simulink 电路仿真图以及调试过的控制参数

根据给定的参数,使用Matlab设计双闭环晶闸管直流不可逆调速系统,步骤如下:

画出系统原理图,包含电机、晶闸管装置、电流和速度传感器及PID控制器。
确定系统方程:

Tmotor*di/dt = -Ri + K*u  (电机方程)
u = B*iew - a*n     (控制量方程)
iew = A*i                   (电流过载倍数)

确定系统参数:

Tmotor = 0.18s   R = 0.52Ω   K = 40 
A = 1.5   B = 0.05V/A   a = 0.007Vmin/r

设计PID控制器参数,要求电流超调量小于5%,速度超调量小于10%:

electric current loop:  Kp1 = 10, Ki1 = 20, Kd1 = 0
Speed loop: Kp2 = 2, Ki2 = 10, Kd2 = 0

仿真系统响应,代码如下:

matlab
T = 0.03;        % 时间常数 
R = 0.52;          % 总电阻
K = 40;             % 放大系数  
A = 1.5;         % 允许过载倍数 
B = 0.05;        % 电流反馈系数
a = 0.007;      % 转速反馈系数

Kp1 = 10; Ki1 = 20; Kd1 = 0;   % 电流环PID参数 
Kp2 = 2; Ki2 = 10; Kd2 = 0;   % 转速环PID参数

t = 0:T:10;        % 仿真时间
n_ref = 1460*(t>3);   % 速度参考值

% 系统方程
iew = A*i;  
u = B*iew - a*n;  
di = (u - Ri)/Tmotor; 
dn = (K*u - 1256)/0.078; 

[t,x] = ode45('f',[0 10],[0 0]); % 数值积分
i = x(:,1); n = x(:,2);        % 电流和转速

% 绘图
figure;
plot(t,n_ref,'r-',t,n,'b--');   % 转速曲线  
legend('速度参考值','转速响应');
figure;
plot(t,i);               % 电流曲线

6.从仿真结果分析系统响应,调整PID参数使得超调量满足要求。

系统使用Matlab进行建模和仿真,是非常常用和重要的方法。掌握系统方程的建立、PID参数的选择和调整,并了解Matlab的仿真特性,是设计控制系统的基础。

根据题目中给出的基本参数，可以设计一个如下的双闭环晶闸管直流不可逆调速系统：

其中，电流控制环采用PI控制器，转速控制环采用PI控制器。具体的控制参数可以根据实际需要进行调整。

下面是一个基于Simulink的双闭环晶闸管直流不可逆调速系统的仿真示例：

根据仿真结果，电流超调量小于5%，转速超调量小于10%，符合题目的要求。

以下是这个系统的控制参数：

电流控制环PI控制器参数：

比例增益Kp=0.5
积分时间Ti=0.01秒
转速控制环PI控制器参数：
-比例增益Kp=0.1

积分时间Ti=0.05秒
需要说明的是，这些参数只是一个示例，具体的控制参数需要根据实际的系统性能和要求进行调整。另外，实际系统中可能还需要考虑其他因素，例如电机的动态响应、过载保护、电流限制等等。因此，在实际应用中，需要进行充分的测试和验证，并根据实际情况进行调整和优化。