文章目錄
1 實(shí)驗(yàn)要求
2 仿真過(guò)程 2.1 仿真對(duì)象
2.2 仿真總圖
圖1 系統(tǒng)總體框圖
3 實(shí)驗(yàn)問(wèn)題解答 3.1 問(wèn)題（2） 3.1.1 比例調(diào)節(jié)器與比例積分調(diào)節(jié)器的比較分析
圖2 P調(diào)節(jié)器怠速輸出（上） PI調(diào)節(jié)器怠速輸出（下）
穩(wěn)態(tài)靜差：據(jù)了解，直流電機(jī)的額定怠速為2610r/min。 可以看出，采用比例調(diào)節(jié)器的最終穩(wěn)定怠速約為2483r/min，而采用比例積分調(diào)節(jié)器的最終穩(wěn)定怠速約為2610r/min。
原因：比例調(diào)節(jié)器的控制存在靜差，屬于有靜差的系統(tǒng)。 對(duì)于比例積分控制器來(lái)說(shuō)，它屬于無(wú)靜差系統(tǒng)。 由于引入了積分，積分調(diào)節(jié)器的輸出包含了輸入誤差的整個(gè)歷史電機(jī)負(fù)載電流過(guò)大的原因，因此積分控制可以實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差的速度調(diào)節(jié)。
動(dòng)態(tài)性能：從上圖可以看出，比例調(diào)節(jié)器在0.2s左右達(dá)到穩(wěn)定怠速，而比例積分控制器在0.2s左右達(dá)到峰值，但怠速存在超調(diào)。 約2s后，怠速穩(wěn)定在2610r/min。
原因：比例積分的調(diào)整取決于怠速偏轉(zhuǎn)電流。 只要怠速出現(xiàn)誤差，就能及時(shí)控制，系統(tǒng)響應(yīng)速度更快。 積分調(diào)節(jié)器的輸出包含了輸入誤差的整個(gè)歷史，具有控制滯后的特點(diǎn)，因此系統(tǒng)存在超調(diào)，穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)。
小結(jié)：與比例控制器相比，比例積分控制器的穩(wěn)態(tài)性能較好，動(dòng)態(tài)性能較差。 比例部分可以快速響應(yīng)控制操作，積分部分最終可以消除穩(wěn)定性偏差，但會(huì)在一定程度上影響聲學(xué)性能。
3.2 習(xí)題（3） 3.2.1 怠速、電流、電樞電流波形
圖3 PI調(diào)節(jié)器怠速波形
圖4 PI調(diào)節(jié)器電壓波形
圖5 PI調(diào)節(jié)器柵極電流波形
3.2.2 過(guò)流原因及解決方法
過(guò)流原因：當(dāng)在怠速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)中突然加入給定電流時(shí)，由于慣性的作用，怠速不能立即建立，反饋電流為零，相當(dāng)于誤差電流△U。 =U，調(diào)節(jié)器的輸出為KU 此時(shí)，由于放大器和變換器的慣性很小，定子電流Ud立即達(dá)到最高值。 對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于全壓?jiǎn)?dòng)，會(huì)造成電機(jī)過(guò)壓，這實(shí)際上是不允許的。
解決辦法：引入帶電壓截止的負(fù)反饋環(huán)節(jié)，使集電極電壓不超過(guò)允許值。
3.3 問(wèn)題（4）
分別采用比例調(diào)節(jié)器和比例積分調(diào)節(jié)器模擬突然增加的負(fù)載。 在此基礎(chǔ)上電機(jī)負(fù)載電流過(guò)大的原因，在4s時(shí)突然增加40%的負(fù)載，即在step2中加入4s時(shí)值為20.88的前饋。
圖6 突加負(fù)載電壓輸出
圖7 突加負(fù)載時(shí)的怠速輸出
圖8 突加負(fù)載時(shí)怠速調(diào)節(jié)器的輸出
加載前后穩(wěn)態(tài)怠速：突發(fā)加載前后怠速幾乎不變，體現(xiàn)了PI控制器抗擾動(dòng)的能力。 同時(shí)，勵(lì)磁電流從3.5369V上升到3.6133V，勵(lì)磁電流從0上升到19.8139A，以克服負(fù)載壓降帶來(lái)的電壓降。
原因：在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，怠速誤差電流必須為零。 如果誤差電流不為零，則執(zhí)行反饋調(diào)節(jié)以達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)。 當(dāng)突發(fā)負(fù)載引起動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速下降時(shí)形成，通過(guò)調(diào)節(jié)控制電流、電樞電流和勵(lì)磁電流達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)。
總結(jié)：比例積分控制結(jié)合了比例控制和積分控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了各自的缺點(diǎn)，相輔相成。 比例部分可以快速響應(yīng)控制動(dòng)作，積分部分最終可以消除穩(wěn)態(tài)誤差。
4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)
在靜態(tài)微分怠速負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，由于采用了P調(diào)節(jié)器，穩(wěn)態(tài)時(shí)怠速只能接近給定怠速值，而不能完全等于給定怠速值。給定的怠速值。 增大開環(huán)增益只能減少空閑壓降，但不能完全消除空閑壓降。 為了徹底消除怠速下降，實(shí)現(xiàn)怠速無(wú)靜差調(diào)節(jié)，采用PI調(diào)節(jié)器代替P調(diào)節(jié)器，構(gòu)成非靜態(tài)怠速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)。 利用仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了上述帶靜差和無(wú)靜差的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真建模，并給出了怠速調(diào)節(jié)器參數(shù)為時(shí)調(diào)速系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。已給出更改。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能仿真結(jié)果與理論推導(dǎo)的調(diào)速性能一致。