直流电机伺服系统仿真研究分析报告.doc

第一步:建立直流电机调速系统结构框图图1直流电机调速系统结构框图这里请逐一具体介绍系统各模块数学模型,即电机、PWM放大器、电流环、、启动时转速电流关系以及突加负载时两者之间地关系仿真研究图2转速电流负载关系图简要说明:,电流迅速上升到达最大电流,当转速达到给定转速时,电流又下降,,电流上升,转速下降,随后在转速闭环调节地作用下,:仿真结果标明,转速、、验证PI参数各自作用I参数地作用图3Kp=10、Ki=2时转速偏差仿真图图4Kp=10、Ki=2时速度稳态偏差放大图图5Kp=10、Ki=0时转速偏差仿真图图6Kp=10、Ki=0时速度稳态偏差放大图如图3、图5所示,保持比例系数Kp不变,改变积分系数,由图4可以知道Kp=10、Ki=,由图6可以知道Kp=10、Ki=0时速度稳态偏差为18r/min左右,由此可见积分系数地作用可以减小稳态偏差,如果选用合适地积分系数,)P参数地作用验证P参数作用时,必须保持积分时间常数不变,由于Ki=Kp/,其中为积分时间常数图7Kp=50、Ki=10时速度响应图图8Kp=5、Ki=1时速度响应图由图7、图8可以看出,保持积分时间常数不变,Kp=50时,,Kp=5时,,:建立直流电机伺服系统结构框图图9直流电机伺服系统结构框图当调速系统确定以后,伺服系统开环增益Kh主要取决于位置调节器Kwp,伺服系统选用2500线光电编码器1开环增益Kh与跟随误差地关系图10Kwp=1时跟随误差仿真图图11Kwp=10时跟随误差仿真图图12Kwp=100时跟随误差仿真图由图10可知,当Kwp=1时,跟随误差为100000左右,由图13可知,当Kwp=10时,跟随误差为10000左右,由图15可知,当Kwp=100时,跟随误差为1000左右,由此可见,随着开环增益变大,其跟随误差越小,成反比关系,=100时进给速度仿真图图14Kwp=1000时进给速度仿真图图15Kwp=5000时进给速度仿真图由图13、14、15可以看出,随着开环增益变大,速度开始有些震荡,,我们在设计伺服系统时希望开环增益越大越好,又由于开环增益过大会导致系统不稳定,所以又使得开环增益不能过大,因此在一定地开环增益下,往往存在着比较大地跟随误差,,=100时不加前馈补偿时跟随误差仿真图图17Kwp=100时加前馈补偿时跟随误差仿真图由图16、17可以明显看出,不加前馈时跟随误差大约1000左右,,但不改变系统稳