发布时间 : 星期五 文章基于Matlab的双闭环直流调速系统仿真研究毕业设计论文更新完毕开始阅读d5c487ebb1717fd5360cba1aa8114431b90d8ed4
WASR(s)=KpnTns?10.0867?1=，Tn?0.0867 Tns0.00328s构成动态结构图模型mx011.mdl；
校正后Kpn=5.3，Ks=30，转速调节器的传递函数为：
WASR(s)=KpnTns?10.0867s?1=，Tn?0.0867 Tns0.0164s构成动态结构图模型mx011a.mdl。其他参数不变，校正前、后的动态结构图模型只是
Kpn与Ks的值不一样，所以在此只给出校正后的mx011a.mdl文件的动态结构图的模型，
如图4-2-1A所示。
图4-2-1A 带参数双闭环系数的Simulink动态结构图模型mx011.mdl Fig4-2-1A the belt parameter double closed loop coefficient
Simulink dynamic structure diagram model mx011.mdl
用linmod()与step()函数命令并调用函数perf()编写求其阶跃响应与性能指标的MATLAB程序L157d.m如下。
在程序文件方式下执行以下的MATLAB程序L157d.m: % MATLAB PROGRAM L157d.m [a1,b1,c1,d1]=linmod('mx011');
s1=ss(a1,b1,c1,d1);figure(1);step(s1,'k') hold on
[y1,t1]=step(s1);[a2,b2,c2,d2]=linmod('mx011a'); s2=ss(a2,b2,c2,d2);figure(2);step(s2,'k') [y2,t2]=step(s2);
[sigma1,tp1,ts1]=perf(1,y1,t1); [sigma2,tp2,ts2]=perf(1,y2,t2);
程序执行后，可得转速环校正前后的单位阶跃响应曲线如图4-2-1B所示。
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(a) (b) 图4-2-1B 转速环阶阶跃响应Simulink曲线
Fig4-2-1B the rotation loop step response curve
校正前转速环的单位阶跃响应仿真曲线如图4-2-1B(a)所示，此时响应产生了衰减振荡，表明系统稳定性差。
程序运行后，可得到图14-2-1B(a)阶跃响应性能指标：
超调量：σ%=67.7645%；峰值时间：tp=0.0258s；调节时间：ts=0.1048s。
同时可得到图4-2-1B(b)阶跃响应性能指标:
超调量：σ%=34.1602%；峰值时间：tp=0.0897s；调节时间：ts=0.1876s。
调节时间数值均对应于5%的误差带。
由计算图4-2-1B(b)的性能指标数据可见转速环的阶跃响应超调量σ%<35%,峰值时间
tp<0.1s,调节时间ts<0.2s,表明系统的相对稳定性好，动态响应快，这样的系统响应是非
常理想的。
4.2.2绘制单位阶跃信号扰动响应曲线并计算其性能指标
在图4-2-1A中两个扰动信号作用点分别施加单位阶跃信号，绘制其扰动响应曲线，并求其最大动态降落与最大动态降落的时间及恢复时间。为进行仿真，在作用点1与2施加扰动信号时分别构成MATLAB里的动态结构图mx011b.mdl与mx011c.mdl。这两个结构图模型中的数据和图4-2-1A相同，只是扰动信号作用点不同。
在程序文件方式下执行以下用linmod()与step()函数并调用dist()的程序L157e.m: % MATLAB PROGRAM L157e.m [a1,b1,c1,d1]=linmod('mx011b'); s1=ss(a1,b1,c1,d1); t=[0:0.01:0.5]; [y1,t1]=step(s1,t); figure(1); step(s1,t);hold on
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[detac,tp,tv]=dist(1,y1,t1) [detac0,tp0,tv0]=dist(2,y1,t1) [a2,b2,c2,d2]=linmod('mx011c'); s2=ss(a2,b2,c2,d2); t=[0:0.01:0.5]; [y2,t2]=step(s2,t); figure(2); step(s2,t);
[detac1,tp1,tv1]=dist(1,y2,t2) [detac2,tp2,tv2]=dist(2,y2,t2)
程序执行后，可得转速环的单位阶跃扰动响应曲线如图4-2-2所示。(a)与(b)图分别对应着扰动信号作用于1与2两个不同的点。对于图4-2-2(a)，计算其阶跃扰动响应性能指标：最大动态降落：detac=-1.8724；最大动态降落时间：tp=0.05s;基准值5%范围的恢复时间：tv=0.19s；基准值2%范围的恢复时间：tv=0.21s。对于图4-2-2(b)计算其阶跃扰动响应性能指标：最大动态降落：detac=-26.1314;最大动态降落时间：tp=0.03s；基准值5%范围的恢复时间：tv=0.28s;基准值2%范围的恢复时间：tv=0.29s。由阶跃扰动响应性能指标值可知，该系统对扰动信号具有良好的动态抗扰作用，对比两个阶跃扰动响应性能指标值可知，对作用在1点的扰动信号的抗扰作用比对作用在2点的扰动信号的抗扰作用强，再次表明扰动作用点离被调量越近，转速环对扰动信号的抗扰能力越好。
(a) (b)
图4-2-2 转速环的单位阶跃扰动响应曲线
Fig4-2-2 rotation loop unit step turbulence response curve
(a)与(b)图分别对应着扰动信号作用于1与2两个不同的点。对于图4-2-2(a)，计算其阶跃扰动响应性能指标：最大动态降落：detac=-1.8724；最大动态降落时间：tp=0.05s;
tv=0.19s；tv=0.21s。基准值5%范围的恢复时间：基准值2%范围的恢复时间：对于图4-2-2(b)
计算其阶跃扰动响应性能指标：最大动态降落：detac=-26.1314;最大动态降落时间：
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tp=0.03s；基准值5%范围的恢复时间：tv=0.28s;基准值2%范围的恢复时间：tv=0.29s。
由阶跃扰动响应性能指标值可知，该系统对扰动信号具有良好的动态抗扰作用，对比两个阶跃扰动响应性能指标值可知，对作用在1点的扰动信号的抗扰作用比对作用在2点的扰动信号的抗扰作用强，再次表明扰动作用点离被调量越近，转速环对扰动信号的抗扰能力越好。 4.2.3单位冲激信号扰动的响应曲线
在图4-2-1A中两个扰动信号作用点分别施加单位冲激信号，绘制其扰动响应曲线。 在程序文件方式下执行以下MATLAB程序L157f.m: % MATLAB PROGRAM L157f.m [a1,b1,c1,d1]=linmod('mx011b'); figure(1);
impulse(a1,b1,c1,d1);hold on [a2,b2,c2,d2]=linmod('mx011c'); figure(2);
impulse(a2,b2,c2,d2)
程序执行后，可得转速环在扰动作用点1与扰动作用点2施加单位冲激信号时的扰动响应曲线如图4-2-3(a)与(b)所示。
(a) (b) 图4-2-3 转速环单位冲激信号扰动响应曲线
Fig4-2-3 rotation loop unit impulse signal turbulence response curve 转速环单位冲激扰动响应过程如图4-2-3(a)所示呈单调衰减或者如图4-2-3(b)所示呈一次衰减振荡在0.2s内就结束了，抗扰动过程亦非常短暂，系统转速外环已经感觉到扰动，但经0.2s扰动响应的过程已经结束。说明系统的抗扰性能好 4.2.4转速环频域分析的MATLAB计算及仿真
频域分析是运用闭环系统的开环频率特性曲线来分析闭环系统的响应与性能的。频域分析的主要内容是绘制Bode图与计算频域性能指标。
转速闭环系统的开环结构图如图4-2-4a(未画出转速环给定平衡滤波环节),此图即为
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