一、选题：
课设题二：他励式直流机励磁控制系统仿真
（一）一个发电单元的简化线性自动电压调整（AVR）系统如下图1所示。
图1
（1）用MATLAB中rlocus函数求出根轨迹。
（2）放大器增益为KA=30，用MATLAB求阶跃响应。 （3）在SIMULINK中建立仿真框图，求出阶跃响应。
（二）把一个速度反馈稳定器增加到上述AVR系统，如下图2。稳定器时间常数为0.03秒，微分增益KF=0.1。
图2
（1）用MATLAB求阶跃响应。
（b）建立SIMULINK仿真模型，并求阶跃响应
（三）在上述AVR系统前行通路中加入PID控制器，如下图3所示。试在SIMULINK中建立仿真框图。调整KP，KI，KD，以获得具有最小超调量和较小的稳定时间的阶跃响应。
图3
（1）用MATLAB求阶跃响应。
（2）建立SIMULINK仿真模型，并求阶跃响应
二、原理：
在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，优良的控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而且可以有效地提高系统的技术指标。
直流励磁机励磁系统是一种常用的励磁方式，它是靠与发电机组同轴的直流发电机供给励磁电流。按励磁机励磁绕组供电方式的不同，又可分为自励式和他励式两种。他励与自励相比时间常数较小。
励磁控制系统基本部分是一个闭环比例调节器，它的动态方程是一个三阶以上的方程式。因此，它有稳定问题，也有其动态过程的质量问题。与对其他多阶系统处理方式一样，励磁系统的动态响应特性一般也可用在其中起主导作用的二阶系统特性作为其整个系统的基本的合理的响应曲线。
励磁控制系统的动态特性可以用线性方程组来描述，分析可以选择传递函数法。对任一线性控制系统，求得其传递函数后，可判断该系统是否稳定。若稳定性能欠佳，可采取适当补偿措施。在励磁控制系统中通常用电压速率反馈环节来提高系统的稳定性。
三、设计内容：
（一）一个发电单元的简化线性自动电压调整（AVR）系统如下图1所示。
（1）用MATLAB中rlocus函数求出根轨迹。 解：(1) AVR系统的开环传递函数为： G(s)H(s)= 0.8Ka／(1+0.05s)(1+0.5s)(1+s)
=32Ka／(s+20)(s+2)(s+1)
=32Ka／(s3﹢23s2﹢62s﹢40﹚
Matlab程序：
num=32;
den=[1 23 62 40];
figure(1), rlocus (num,den);
Root Locus50403020Imaginary Axis100-10-20-30-40-50-70-60-50-40-30-20Real Axis-100102030
他励直流励磁控制系统仿真
