双闭环直流调速系统的变结构控制与仿真

件蜕变为非线性器件产生的 1A SR 退出饱和的瞬间, 即是 e (t) 由正变负的时刻 1 输出电压大小是从饱和电压值开始回落的 1 这样就无法克服超调, 而且超调量较大. 新的变结构 P2P I 调节器设计思路, 是在系统启动的前期, e (t) 较大, 通过 K n 的放大作用, A SR 的输出立即达到饱和值U m 1 但积分环节不起作用, 该调节器相当于一个常规的限幅 P 调节器 1 随着系统转速的增加, e(t) 迅速减少, 当 K n×e(t) 小于Um 时, 积分作用加入, 该调节器为真正的 P I 调节器 1 此时, 积分量增加, 而比例量减少. 合理选择积分系数和比例系数, 可使增加的部分小于减少的部分, 则 P I 输出从Um 上继续回落, 在 e(t) 变为负值之前退出饱和 1 从而满足上述消除超调的充分必要条件, 超调量就可避免 1 2　 DLDCM CS 变结构控制的仿真设计美国M athwork 公司推出了M atlab 和 Simulink 软件包, 是目前流行的控制系统设计和仿真软件〔6〕1 它含有可供直接调用的各种仿真功能模块. 图 2 给出变结构 P I 调节器的 Simulink 仿真框图. 其中, 饱和模块的饱和值与开关模块的比较值都设定为实际系统的限幅值(U sm ). 其工作原理是, 在系统启动的前期, e (t) 最大. 在 K n 的作用下, Sum 1 的输出立即超出图 2 变结构 P I 调节器的 Simulink 仿零点框图 U sm 1 这时, 开关向下, 积分环节不起作用, 该调节器相当于一个常规的限幅 P 调节器. 随着系统输出的增加, e(t) 迅速减少, 当 K n?e (t) 小于U sm 时, 开关向上, 积分作用加入 1 此时, 该调节器为真正的 P I 调节器, 积分量增加, 而比例量减少 1 若增加的部分小于减少的部分, 则该调节器的总输出将减少 1 于是, 系统输出上升的势头必将减落, 只要合理选择积分系数和比例系数, 就可避免超调量. 3　采用变结构 PI的双闭环系统仿真实验 311　Simulink 仿真模型的建立已知某实际系统参数, 如表 1 所示. 其中, Idm 为系统主回路的短期最大允许过载电流. 按图 1 建立仿真框图, 其中A SR 采用了图 2 所示的变结构 P I 调节器, A CR 仍然采用常规 P I 调节器. 在电机模型处, 回路电流 Id 要与负载电流 IdL 相减, 以形成电机加速的动力. 系统启动时, Id 从 0 开始增长, 只有当 Id> IdL , 电机才开始启动; 而在 Id ≤IdL 时, 电机既不加速也不减速. 可是, 当电机速度建立起来后, 再出现Id ≤IdL , 电机应减速. 显然, 这一现象直接按图1的 902 第 2 期　　　　　　　　周凯汀等: 双闭环直流调速系统的变结构控制与仿真　　　　　　　　　　 ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

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