双闭环PI直流调速系统的Simulink仿真与系统分析

双闭环直流调速系统方框图

在实际建模中，系统略微有一些不一样，反馈环节都要变成一个小惯性环节的低通滤波器，输入端也要有一个相应的惯性环节。后面给出的电流环和转速环会有说明。

1. ASR转速调节器
2. ACR电流调节器
3. Ks晶闸管

电流环

这里可以看到反馈和输入多了一个惯性环节。

转速环

这里的电流环被等效成了一个一阶惯性环节。

仿真

• 参数给定：
  

仿真注意：

1. 由于实际的PI控制器都是有上限输出的，因此需要限幅，但是在Simulink下的pid模块的输出限幅只是对输出加了一个限幅模块，也就是其内在的积分项还是会一直积分，这会出现当双闭环调速系统进入ASR退饱和时无法退饱和，因为此时的积分项输出已经很大了，就算反向积分输出依旧达到幅值。介于这种情况，我们需要用积分模块和比例模块搭建PI控制器，然后在输出端加一个限幅模块，但是注意这个时候依旧存在上面的问题，我们还需要设置积分模块的输出限幅，将其设置为和限幅模块相同的限幅值，至此，PI控制器才与实际模拟控制器具有相同工作特性。
2. 双闭环控制系统需要在第一阶段和第二阶段保持ASR的饱和状态，因此限幅值的选取要注意，这里我的阶跃给的20，ASR限幅10,ACR限幅15。

ASR:
Ki：1/0.085
Kp: 2
ACR:
Ki: 1/0.051
Kp: 0.015/0.051
IdL: 100

监视输出转速，电枢电流，ASR输出，ACR输出：

Id最终稳在100，恰好为给定的负载电流。
强迫建流阶段（转速）：

恒流升速阶段（转速）：

饱和超调阶段（转速）：

ASR，ACR输出：

明显看到ASR的输出先是饱和，再退饱和，退饱和开始的时间恰好为转速开始超调的时间。当电流退饱和到100的时候转速开始从最大值下降，同样符合理论分析。

总结

PI控制器想要符合模拟器件工作特性别用PID模块，自己搭建！
将课堂所学进行验证印象会更深！
体会双闭环的精髓：先开环快速稳定一个惯性小的值最后再闭环稳定一个惯性大的值！！