文章目录
1 实验要求
2 仿真过程 2.1 仿真对象
2.2 仿真总图
图1 系统总体框图
3 实验问题解答 3.1 问题（2） 3.1.1 比例调节器与比例积分调节器的比较分析
图2 P调节器怠速输出（上） PI调节器怠速输出（下）
稳态静差：据了解，直流电机的额定怠速为2610r/min。 可以看出，采用比例调节器的最终稳定怠速约为2483r/min，而采用比例积分调节器的最终稳定怠速约为2610r/min。
原因：比例调节器的控制存在静差，属于有静差的系统。 对于比例积分控制器来说，它属于无静差系统。 由于引入了积分，积分调节器的输出包含了输入误差的整个历史电机负载电流过大的原因，因此积分控制可以实现无静差的速度调节。
动态性能：从上图可以看出，比例调节器在0.2s左右达到稳定怠速，而比例积分控制器在0.2s左右达到峰值，但怠速存在超调。 约2s后，怠速稳定在2610r/min。
原因：比例积分的调整取决于怠速偏转电流。 只要怠速出现误差，就能及时控制，系统响应速度更快。 积分调节器的输出包含了输入误差的整个历史，具有控制滞后的特点，因此系统存在超调，稳定时间较长。
小结：与比例控制器相比，比例积分控制器的稳态性能较好，动态性能较差。 比例部分可以快速响应控制操作，积分部分最终可以消除稳定性偏差，但会在一定程度上影响声学性能。
3.2 习题（3） 3.2.1 怠速、电流、电枢电流波形
图3 PI调节器怠速波形
图4 PI调节器电压波形
图5 PI调节器栅极电流波形
3.2.2 过流原因及解决方法
过流原因：当在怠速反馈控制直流调速系统中突然加入给定电流时，由于惯性的作用，怠速不能立即建立，反馈电流为零，相当于误差电流△U。 =U，调节器的输出为KU 此时，由于放大器和变换器的惯性很小，定子电流Ud立即达到最高值。 对于电机来说，相当于全压启动，会造成电机过压，这实际上是不允许的。
解决办法：引入带电压截止的负反馈环节，使集电极电压不超过允许值。
3.3 问题（4）
分别采用比例调节器和比例积分调节器模拟突然增加的负载。 在此基础上电机负载电流过大的原因，在4s时突然增加40%的负载，即在step2中加入4s时值为20.88的前馈。
图6 突加负载电压输出
图7 突加负载时的怠速输出
图8 突加负载时怠速调节器的输出
加载前后稳态怠速：突发加载前后怠速几乎不变，体现了PI控制器抗扰动的能力。 同时，励磁电流从3.5369V上升到3.6133V，励磁电流从0上升到19.8139A，以克服负载压降带来的电压降。
原因：在稳态运行时，怠速误差电流必须为零。 如果误差电流不为零，则执行反馈调节以达到新的稳态。 当突发负载引起动态转速下降时形成，通过调节控制电流、电枢电流和励磁电流达到新的稳态。
总结：比例积分控制结合了比例控制和积分控制的优点，克服了各自的缺点，相辅相成。 比例部分可以快速响应控制动作，积分部分最终可以消除稳态误差。
4 实验总结
在静态微分怠速负反馈的单闭环直流调速系统中，由于采用了P调节器，稳态时怠速只能接近给定怠速值，而不能完全等于给定怠速值。给定的怠速值。 增大开环增益只能减少空闲压降，但不能完全消除空闲压降。 为了彻底消除怠速下降，实现怠速无静差调节，采用PI调节器代替P调节器，构成非静态怠速负反馈直流调速系统。 利用仿真技术实现了上述带静差和无静差的单闭环直流调速系统的仿真建模，并给出了怠速调节器参数为时调速系统的仿真分析结果。已给出更改。 实验结果表明，单闭环直流调速系统的调速性能仿真结果与理论推导的调速性能一致。