电动车定速巡航系统matlab分析.docx

控制工程基础大作业
MATLAB软件应用
2017年春季学期
电动车定速巡航系统MATLAB软件分析
一、实验目的
能够掌握现代工程工具MATLAB软件使用的基本方法,能够应用MATLAB软件对控制系统进行建模及性能分析。
二、控制系统建模
电动车定速巡航系统是一个典型的闭环控制系统,该系统由给定原元件——给定电位器,比较放大元件——运算放大器,功率放大原件——晶闸管触发、整流器,被控对象——直流电动机,反馈元件——测速发电机组成,该具有速度负反馈的直流电动机调速系统
职能方框图和函数方框图如下。
该系统输入信号为给定电位器输入电压U1,系统的输入信号为电动机负载轴的转速。当电位器给定一个位置,负载轴就相应有一个恒定的转速n,;当外界出现干扰时,系统的主要任务控制电机负载轴的转速在客服各种干扰后满足恒值要求。该系统的工作原理如下:给定电位器一个位置,就会有一个恒定的输入电压Ug,同时用直流测速发电机将电机的转速n测量出来,并转化为电压信号Uf,然后返回到输入端与输出电压Ug进行比较得其偏差e=Ug-Uf,偏差e经过放大器放大后,控制触发器的输出脉冲,以此调节晶闸管的输出电压Ud,Ud作为电机电枢电压里控制电机的转速n,如果外部或内部干扰,这一转速的变化将由测速发电机检测出来。此时反馈电压相应降低,与输入电压Ug比较后,偏差电压增大,在经过放大器放大之后,使电枢电压相应升高,转速升高,从而较小偏差,达到恒速目的。
按照信号传递方向,建立各个环节微分方程式如下




设全部初始条件为零,对上述各式去拉氏变换,并进行整理得
考虑到晶闸管出发和整流电路的时间滞后,且当时间常数较小时,晶闸管触发和整流装置可以看作是一阶惯性环节,即
该系统的闭环传递函数为
其中闭环系统的开环放大系数如下
即
其中
,,
系统的具体参数要根据实际情况来确定,通常来说,反电动势系数已知,放大系数已知,比例系数已知,电阻分压比已知,因此根据上述已知即可确定系统传递函数。