1、实验一开环直流调速系统仿真实验实验一 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=220
2、V，额定电流 IdN=55 A，额定转速 nN=1000 r/min，电动机电势系数 Ce=0.192 Vmin/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=0.00167 s。电枢回路总电阻 R=1.0，电枢回路电磁时间常数 Tl=0.00167 s，电力拖动系统机电时间常数 Tm=0.075 s。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
3、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=
4、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 T/s 0 0.01
5、 0.05 0.5 1 1.1 1.5 Id/A 0 174.95 102.06 0.37 0.050.11 0.05 n/r*min 0 102.95 481.2 999 1000.1 1000.1 1000.1 在 01s 里，电流快速减小，1s 后，电流趋于平稳；而在 01s 里，电机转速快速上升，1s 后达到稳定。T/s 0 0.01 0.05 0.5 1 1.2 1.5 Id1/A 0 174.45 102.06 0.37 0.02 9.37 10.12n1/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1 951.63 948.04 Id2/A 0 174.45
6、 102.06 0.370.02 18.73 20.12 n2/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1 902.74 896.01 Id3/A 0174.45 102.06 0.37 0.02 46.75 49.97 n3/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1756.76 739.96 由上表可知，在 01s 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/s 0 0.01 0.05 0.5 1 1.2 1.5 Id1/A 0
7、395.69 229.82 0.59 0.02 19.138 20.5n1/r*min 0 265.49 1122.5 2289.1 2291.7 2194 2187.6 Id2/A 0 598.33 346.85 1.180.17 18.75 20.16 n2/r*min 0 364.14 1675 3433.5 3437.5 3340.2 3333.4 Id3/A 0801.62 474.26 1.84-0.07 18.52 19.7 n3/r*min 0 452.76 2171.2 4577.9 4583.34486 4479.3 对上表分析，随着给定电压的升高，电枢电流在 01s 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 n1=2289.1-2187=102.7(r/min)n2=3437.5-3333.4=104.1(r/min)n3=4583.3-4479.3=104(r/min)可以看出n1n2n3，因此可证明转速降落于给定电压 Un*无关。