直流电动机双闭环调速系统MATLAB仿真实验报告

直流电动机双闭环调速系统MATLAB仿真实验报告

实验目的：

本实验旨在设计并实现直流电动机的双闭环调速系统，并使用MATLAB进行仿真实验，验证系统的性能和稳定性。

实验原理：

直流电动机调速系统是通过改变电机的输入电压来实现调速的。双闭环调速系统采用了速度环和电流环两个闭环控制器，其中速度环的输入为期望转速和实际转速的误差，输出为电机的电流设定值；电流环的输入为速度环输出的电流设定值和实际电流的误差，输出为电机的输入电压。实验步骤：

1.建立直流电动机的数学模型。

2.设计速度环控制器。

3.设计电流环控制器。

4.进行系统仿真实验。

实验结果：

经过仿真实验，得到了直流电动机双闭环调速系统的性能指标，包括上升时间、峰值过渡性能和稳态误差等。同时，还绘制了调速曲线和相应的控制输入曲线，分析了调速系统的性能和稳定性。

实验结论：

通过对直流电动机双闭环调速系统的仿真实验，验证了系统的性能和

稳定性。实验结果表明，所设计的双闭环控制器能够实现快速且稳定的直

流电动机调速，满足了实际工程应用的需求。

实验心得：

本实验通过使用MATLAB进行仿真实验，深入理解了直流电动机的双

闭环调速系统原理和实现方式。通过实验，我不仅熟悉了MATLAB的使用，还掌握了直流电动机的调速方法和控制器设计的原则。同时，实验中遇到

了一些问题，比如系统的超调过大等，通过调整控制器参数和优化系统结

构等方法，最终解决了这些问题。通过本次实验，我对直流电动机调速系

统有了更加深入的理解，为之后的工程应用打下了坚实的基础。

双闭环不可逆直流调速系统课程设计心得(matlab仿真设计)【模版】

双闭环晶闸管不可逆直流调速系统设计(matlab simulink 仿真) 前言 许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。 随着社会化大生产的不断发展，电力传动装置在现代化工业生产中的得到广泛应用，对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，这就需要越来越多的生产机械能够实现制动调速，因此我们就要对这样的自动调速系统作一些深入的了解和研究。本次设计的课题是双闭环晶闸管不可逆直流调速系统，包括主电路和控制回路。主电路由晶闸管构成，控制回路主要由检测电路，驱动电路构成，检测电路又包括转速检测和电流检测等部分。 按电机的类型不同,电气传动又分交流调速和直流调速。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。另一方面，需要指出的是电气传动与自动控制有着密切的关系。调速传动的控制装置主要是各种电力电子变流器，它为电动机提供可控的直流或交流电流，并成为弱电控制强电的媒介。可以说，电力电子技术的进步是电气传动调速系统发展的有力地推动。把这两者结合起来研究直流调速系统，更有利于对直流调速系统的全面认识.

双闭环直流调速系统MATLAB仿真

双闭环直流调速系统MATLAB 仿真 一、实验原理 一、实验内容 基本数据如下: 直流电动机:220V,136A,1460r/min 、Ce=0、132Vmin/r 、允许过载倍数为1、5; 晶闸管装置放大系数:Ks=40;Ts=0、0017s; 电枢回路总电阻:Ω=5.0R ; 时间常数:s Tm s T l 18.0,03.0==; 电流反馈系数:A V /05.0=β; 电流反馈滤波时间常数:s T oi 002.0=; 电流反馈系数:A V /05.0=β; 转速反馈系数α=0、007vmin/r 转速反馈滤波时间常数:s Ton 01.0= 设计要求:设计电流调节器,要求电流无静差,电流超调量%5≤i σ。转速无静差,空载起动到额定负载转速时转速超调量%10≤n σ。并绘制双闭环调速系统的动态结构图。 W ASR W AC 1 +s T K s s β α () 11+s T R L s T R m e C 1

二、实验步骤 1.根据原理与内容搭建电路模型; 2.设置各元器件的参数; 3.设置仿真参数:仿真时间设为0、06s;计算方法为ode15或ode23。 4.仿真实现。 三、实验报告 1、Idl=0与Idl=136A时电流与转速的输出波形 2、讨论PI调节器参数对系统的影响、 名称路径参数设置 AC Voltage Source Simpowersystem/electrical/ Ground(output) Simpowersystem/ connectors Thyristor Simpowersystem/Power electronics Series RLC branch Simpowersystem/Elenemts C=inf L=0纯电阻Vlotage Measurement Simpowersystem/ Measurements Current Measurement Simpowersystem/ Measurements Multimeter Simpowersystem/ Measurements T Connector Simpowersystem/ connectors Scope Simulink/sinks Mux Simulink/Signal Routing Demux Simulink/Signal Routing Pulse Generator Simulink/ Sources step Simulink/sources ‘0’‘0’‘10’‘0’Integrator Simulink/ continuous/ ‘0’‘10’‘-10’

直流电动机双闭环调速系统MATLAB仿真实验报告

本科上机大作业报告 课程名称：电机控制 姓名： 学号： 学院：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化指导教师： 提交日期：20年月日

一、作业目的 1.熟悉电机的控制与仿真； 2.熟悉matlab和simulink等相关仿真软件的操作； 3.熟悉在仿真中各参数变化和不同控制器对电机运行的影响。 二、作业要求 对直流电动机双闭环调速进行仿真 1.描述每个模块的功能 2.仿真结果分析：包括转速改变、转矩改变下电机运行性能，并解释相应现象 3.转速PI调节器参数对电机运行性能的影响 4.电流调节器改用PI调节器 三、实验设备 MATLAB、simulink 四、实验原理 1.双闭环系统结构如图： 该系统通过电流负反馈和速度负反馈两个反馈闭环实现对电机的控制，其内环是电流控制环，外环是转速控制环。内环由电流调节器LT,晶闸管移相触发器CF,晶闸管整流器和电动机电枢回路所组成。电流调节器的给定信号un。与电机电枢回路的电流反馈信号相比较,其差值送人电流调节器.由调节器的输出通过移相触发器控制整流桥的输出电压。在这个电压的作用下电机的电流及转矩将相应地发生变化。电流反馈信号可以通过直流互感器取白肖流电枢回路,也可以用交

流互感器取自整流桥的交流输人电流,然后经整流面得。这两种办法所得结果相同，但后者应用较多,因为交流互感器结构比较简单。 当电流调节器的给定信号u n大于电流反馈信号uf,其差值为正时,经过调节器控制整流桥的移相角α,使整流输出电压升高,电枢电流增大。反之,当给定信号u n 小于电流反馈信号时，使整流桥输出电压降低,电流减小,它力图使电枢电流与电流给定值相等。 外环是速度环,其中有一个速度调节器ST,在调节器的输入端送入一个速度给定信号u g，由它规定电机运行的转速。另一个速度反馈信号u fn米自与电机同轴的测速发电机TG。这个速度给定信号和实际转速反馈信号之差输人到速度调节器,由速度调节器的输出信号u n作电流调节器输人送到电流调节器，通过前面所讲的电流调节环的控制作用调节电机的.电枢电流Ia和转矩T ,使电机转速发生变化，最后达到转速的给定值。 五、仿真及其分析 1.描述每个模块的功能 参考Matlab自带的直流电机双闭环调速的SIMULINK仿真模型

双闭环调速系统的matlab仿真

起动过程分析 第一阶段1流迅速上升至dm I ，2dl d I I ，n=0转速开始缓慢上升，3ASR 很快饱和ACR 一般不饱和 第二阶段1电流d I 基本保持不变，2电流d I 小于dm I 3转速线性上升，ASR 饱和，ACR 不饱和 第三阶段t 时间以后转速超调ASR 推出饱和2*i U 下降，d I 随之调节至d I =dl I 3 ASR,ACR 不饱和 双闭环直流调速系统的工作原理 转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应用最广的直流调速系统。对于经常正、反转运行的调速系统，在起动（或制动）过程中，希望始终保持电流为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速运行。当达到稳态转速时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。采用单闭环调速系统是无法实现的，因而只能采用转速和电流两个调节器。 双闭环直流调速系统的组成 为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接。如下图所示。把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE 。 M * n U ASR ACR UPE +- +-n U * i U + -c U d U +- TA i U n I n d I

由于题目要求稳态无静差，因而调节器必须采用相应的积分器调节器，故相应转速环采用PI 调节器进行调节。同时电流内环也采用相应的PI 调节器也能实现很好的动、静态特性。 双闭环直流调速系统的数学模型 通过相应处理可以得到相应的双闭环直流调速系统的动态结构图如下： 其中()ASR W s 和()ACR W s 分别表示转速调节器和电流调节器的传递环视。为了引出电流反馈，在动态结构图中引出相应的电枢电流d I ，而α表示转速反馈系数，β表示电流反馈系数。 双闭环调速系统调节器作用 （1）转速调节器 转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n 很快的跟随给定电压变化，稳态时可以减小转速误差，若采用PI 调节器，则可以实现无静差。对负载变化起抗扰作用。其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。 （2）电流调节器的作用 作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压*i U （即外环调节器的输出量）变化。对电网电压的波动起及时抗扰的作用。在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。 双闭环直流调速系统的设计 对于双闭环直流调速系统，可以按照工程设计方法设计转速、电流调节器。原则是先内环后外环。步骤是：先从电流环（内环）开始，对其进行必要的变换 *n U () ASR W s * i U () ACR W s i U 1s s K T s +1/1l R T s +m R T s 1e C β α c U 0d U d I dL I E + + +--- + n n U

基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

《机电控制系统分析与设计》 课程大作业一 基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统 的设计与仿真 ： 班级： 学号：

年月 一． 设计要求与设计参数： 设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动，已知电动机参数为： 额定功率200W ； 额定转速48V ； 额定电流4A ； 额定转速=500r/min ； 电枢回路总电阻8=R Ω； 允许电流过载倍数λ=2； 电势系数=e C 0.04Vmin/r ； 电磁时间常数=L T 0.008s ； 机电时间常数=m T 0.5； 电流反馈滤波时间常数=oi T 0.2ms ； 转速反馈滤波时间常数=on T 1ms ； 要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压==* *im nm U U 10V ； 两调节器的输出限幅电压为10V ； PWM 功率变换器的开关频率=f 10kHz ； 放大倍数=s K 4.8。 试对该系统进行动态参数设计，设计指标： 稳态无静差； 电流超调量≤i σ5%； 空载起动到额定转速时的转速超调量σ ≤ 25%； 过渡过程时间=s t 0.5 s 。

二. 设计过程 1. 计算电流和转速反馈系数 电流反馈系数：A A V I U im /V 25.14210nom *=?==λβ； 转速反馈系数：r V r V n U nm min/02.0min /50010max *?===α 2. 电流环的动态校正过程和设计结果 (1) 确定时间常数 由已知条件知滤波时间常数=oi T 0.2ms=0.0002s ，按电流环小时间常数环节的 近似处理方法，取 (2) 选择电流调节器结构 电流环可按典型I 型系统进行设计。电流调节器选用PI 调节器，其传递函数为 (3) 选择调节器参数 超前时间常数==0.008s 。 电流环超调量≤i σ5%考虑，电流环开环增益：取，因此 于是，电流调节器的比例系数为 (4) 检验近似条件 电流环的截止频率 1) 近似条件一： 现在，，满足近似条件。 2) 近似条件二： 现在，，满足近似条件。 3) 近似条件三： 现在，，满足近似条件。 (5) 编制MATLAB 程序，绘制经过小参数环节合并近似后的电流环开环频率特性曲 线和单位阶跃响应曲线 根据设计过程和结果，建立如下图所示的经过小参数环节合并并简化后的电流 环动态结构图。

直流电动机仿真研究报告

一、绪论 1、本课题研究意义 直流电动机具有良好的启动、制动性能，宜于在较大围平滑调速。长期以来，在电动机调速领域中，直流调速方法一直占主要地位。与交流电动机相比，直流电动机有良好的调速性能，它的调速围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投资较少，调速损耗较小，经济指标高;调速方法简便，工作可靠。 在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。 Matlab语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等功能于一体，是一种高级的数学分析与运算软件，可用作动态系统的建模和仿真。 目前，电机控制系统越来越复杂，不断有新的控制算法被采用。仿真是对其进行研究的一个重要的不可缺少的手段。Matlab的仿真研究功能被成功方便地应用到各种科研过程中。 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，通过这次课程设计使我学会用MATLAB进行基本仿真，通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用MATLAB进行仿真，提高对直流电机知识的理解能力，解决实际问题的能力。学习使用MATLAB的一般方法、步骤，掌握Simulink的使用方法，以及其强大的仿真功能。学会用MATLAB仿真软件仿真直流电动机的机械特性，直流电动

机的起动和制动，直流电动机调速仿真，其中包括直流电动机的直接起动仿真，直流电动机电枢串联电阻起动仿真，直流电动机的能耗制动仿真，直流电动机反接制动仿真，直流电动机改变电枢电压调速仿真和直流电动机改变励磁电流调速仿真。 通过此次设计，增强了我的自我动手能力，了解直流电动机的各种人为改变参数的操作特性，理论联系实际，在实际的工作过程中积极地去发现问题、解决问题。 2、课题的主要容 了解直流电机工作原理、结构、基本电磁关系的基础上，对直流电动机的人为机械特性进行绘制，并且通过运用不同的起动和制动、调速方法对直流电动机的暂态过程进行仿真研究。而更好的理解直流电动机的的控制特性、控制规律、和工作特性。 1.学习并掌握直流电机的基本理论，理解直流电动机的基本工作原理与工作特性。 2.通过改变电枢电压、电枢电阻、改变磁通等方法获得各种人为机械特性，并 通过仿真得出结果。 3.直流电动机的起动运用直接起动或减压起动、电枢串电阻起动等方式，制动 运用回馈制动、反接制动、能耗制动等方式对直流电动机的起动和制动进行仿 真分析，建立仿真模型同时给出仿真结果。 4.调速分析主要是通过串联电阻、改变电枢电压或改变励磁电流调速方式来实现。建立仿真模型。

基于matlab的直流电机双闭环调速系统仿真

基于Matlab的直流电机双闭环调速系统仿真 本文将介绍使用Matlab软件进行直流电机双闭环调速系统的仿真。直流电机调速系统是工业控制领域中常见的一种控制系统，通过控制电机的输入电压，调节电机的转速。双闭环调速系统在传统的单闭环调速系统的基础上增加了速度环和电流环，提高了系统的稳定性和响应速度。 1. 直流电机调速系统介绍 直流电机调速系统主要包括电机、电机功率器件、传感器和控制器等组成部分。其中，电机是被控对象，通过控制电机功率器件的输入电压，可以调节电机的转速。传感器用于实时测量电机的转速和转矩，将测量值反馈给控制器。控制器根据测量值和设定值的差异，生成控制信号，控制输入电压，使得电机的转速达到设定值，并保持在设定值附近。 2. 双闭环调速系统结构 双闭环调速系统在传统的单闭环调速系统的基础上增加了速度环和电流环，使得系统的控制更加精确。速度环对电机的速度进行控制，根据速度误差生成调节电压；电流环则对电机的电流进行控制，根据电流误差生成最终的控制信号。

双闭环调速系统的结构如下所示： _______ _______ | | e1 | | r +--+ | |---+-->| C |---+--> u | | | | |_____| | +--->| P1 | | | +-------+ | | | _______ | | | y <---+ |_____| _|_ | | | | | _______ | | C1 | | | P2 | | | | |_____| | | | --| P0 |--+ +--> | | t |_____| | +-------+ y 其中，r为输入信号（设定值），y为输出信号（测量值），e1为速度误差，e2为电流误差，P1为速度环比例控制器， P2为电流环比例控制器，C1为电流环输入限幅器，C为速度环输入限幅器，u为控制信号（调节电压）。

双闭环直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真

双闭环直流电动机调速系统设计及M A T L A B仿真(共21页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-

目录 1、引言..................................................错误!未定义书签。 二、初始条件：...........................................错误!未定义书签。 三、设计要求：...........................................错误!未定义书签。 四、设计基本思路.........................................错误!未定义书签。 五、系统原理框图.........................................错误!未定义书签。 六、双闭环调速系统的动态结构图...........................错误!未定义书签。 七、参数计算.............................................错误!未定义书签。 1. 有关参数的计算 ...................................错误!未定义书签。 2. 电流环的设计 .....................................错误!未定义书签。 3. 转速环的设计 .....................................错误!未定义书签。 七、双闭环直流不可逆调速系统线路图.......................错误!未定义书签。 1.系统主电路图 ......................................错误!未定义书签。 2.触发电路 ..........................................错误!未定义书签。 3.控制电路 ..........................................错误!未定义书签。 4. 转速调节器ASR设计 ...............................错误!未定义书签。 5. 电流调节器ACR设计 ...............................错误!未定义书签。 6. 限幅电路的设计 ...................................错误!未定义书签。 八、系统仿真.............................................错误!未定义书签。 1. 使用普通限幅器进行仿真............................错误!未定义书签。 2. 积分输出加限幅环节仿真............................错误!未定义书签。 3. 使用积分带限幅的PI调节器仿真.....................错误!未定义书签。 九、总结.................................................错误!未定义书签。

双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告

双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告 一、系统结构设计 双闭环直流调速系统由两个闭环控制组成，分别是速度子环和电流子环。速度子环负责监测电机的转速，并根据设定值与实际转速的误差，输 出电流指令给电流子环。电流子环负责监测电机的电流，并根据电流指令 与实际电流的误差，输出电压指令给电机驱动器，实现对电机转速的精确 控制。 二、参数选择 在进行双闭环直流调速系统的设计之前，需选择合适的控制参数。根 据实际的电机参数和转速要求，确定速度环和电流环的比例增益和积分时 间常数等参数。同时，还需根据电机的动态特性和负载特性，选取合适的 速度和电流传感器。 三、控制策略 速度子环采用PID控制器，通过计算速度误差、积分误差和微分误差，生成电流指令，并传递给电流子环。电流子环也采用PID控制器，通过计 算电流误差、积分误差和微分误差，生成电压指令，并输出给电机驱动器。 四、仿真实验 为了验证双闭环直流调速系统的性能，进行了仿真实验。首先，通过Matlab/Simulink建立双闭环直流调速系统的模型，并设置不同转速和负 载条件，对系统进行仿真。然后，通过调整控制参数，观察系统响应速度、稳定性和抗干扰性等指标的变化。 五、仿真结果分析

根据仿真实验的结果可以看出，双闭环直流调速系统能够实现对电机 转速的精确控制。当系统负载发生变化时，速度子环能够快速调整电流指令，使电机转速保持稳定。同时，电流子环能够根据速度子环的电流指令，快速调整电压指令，以满足实际转速的要求。此外，通过调整控制参数， 可以改善系统的响应速度和稳定性。 六、总结 双闭环直流调速系统是一种高精度的电机调速方案，通过双重反馈控 制实现对电机转速的精确控制。本文介绍了该系统的设计与仿真实验，包 括系统结构设计、参数选择、控制策略及仿真结果等。仿真实验结果表明，双闭环直流调速系统具有良好的控制性能，能够满足实际转速的要求。

MATLAB双闭环直流调速系统的工程设计与仿真

MATLAB双闭环直流调速系统的工程设计与仿真 双闭环直流调速系统是一种常见的控制系统，在工业中被广泛应用于电机的调速。本文将针对MATLAB中的双闭环直流调速系统进行工程设计与仿真。 1.系统架构设计 双闭环直流调速系统主要由速度环和电流环组成。速度环主要负责控制电机的速度，通过比较给定速度和实际速度，产生速度偏差。电流环主要控制电机的电流，通过比较给定电流和实际电流，产生电流偏差。速度环和电流环形成了一个闭环控制系统，可以使得电机在速度和电流方面达到我们所要求的目标。 2.系统建模 在MATLAB中，可以使用Simulink进行系统建模。首先，需要建立电机的数学模型，包括机械模型、电磁模型和电气模型。电机的机械模型可以使用转矩方程来描述，电磁模型可以使用电压方程来描述，电气模型可以使用网路方程来描述。然后，将这些模型通过各个子系统进行连接，并进行参数设置。最后，通过连接速度环和电流环的闭环控制系统，完成整个系统的建模。 3.控制器设计 在MATLAB中，可以使用PID控制器进行控制器的设计。首先，通过调节PID控制器的参数，使得系统的过渡过程满足我们对速度和电流的要求。然后，使用增量PID算法对控制器进行改进，减小控制误差。最后，通过将速度控制器与电流控制器进行串联，完成双闭环控制系统的设计。

4.系统仿真 在MATLAB中，可以使用Simulink进行系统的仿真。首先，设置仿真 时间和步长，并进行仿真参数设置。然后，通过给定输入信号，例如阶跃 信号，观察系统的输出响应。通过调整控制器的参数，观察系统的响应特性，包括超调量、稳定时间和稳态误差等。最后，通过对仿真数据的分析，检验系统是否满足我们的设计要求。 总结：MATLAB提供了丰富的工具和函数，可以帮助我们进行双闭环 直流调速系统的工程设计与仿真。通过建立系统模型、设计控制器并进行 仿真分析，可以快速有效地完成系统设计。同时，可以通过调整参数和算 法对系统进行优化，使得系统的性能更加稳定和可靠。

基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

机电控制系统分析与设计课程大作业之一基于MATLAB (de)直流电机双闭环调速系统(de)设计与仿真1 计算电流和转速反馈系数 β=U im∗ I dm = 10V 4A =1.25Ω α=U nm∗ n = 10 500 =0.02V?min/r 2 按工程设计法,详细写出电流环(de)动态校正过程和设计结果 根据设计(de)一般原则“先内环后外环”,从内环开始,逐步向外扩展.在这里,首先设计电流调节器,然后把整个电流环看作是转速调节系统中(de)一个环节,再设计转速调节器. 电流调节器设计分为以下几个步骤： a 电流环结构图(de)简化 1）忽略反电动势(de)动态影响 在按动态性能设计电流环时,可以暂不考虑反电动势变化(de)动态影响,即D E≈0.这时,电流环如下图所示.

2） 等效成单位负反馈系统 如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内,同时把给定信号改成U i (s ) /b ,则电流环便等效成单位负反馈系统. 3） 小惯性环节近似处理 由于T s 和 T 0i 一般都比T l 小得多,可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节,其时间常数为 T ∑i = T s + T oi 简化(de)近似条件为 电流环结构图最终简化成图. oi s ci 131T T ≤ ω

b 电流调节器结构(de)选择 1) 典型系统(de)选择： 从稳态要求上看,希望电流无静差,以得到理想(de)堵转特性,采 用 I 型系统就够了. 从动态要求上看,实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大(de)超调,以保证电流在动态过程中不超过允许值,而对电网电压波动(de)及时抗扰作用只是次要(de)因素,为此,电流环应以跟随性能为主,应选用典型I 型系统 2) 电流调节器选择 电流环(de)控制对象是双惯性型(de),要校正成典型 I 型 系统,显然应采用PI 型(de)电流调节器,其传递函数可以写成 K i — 电流调节器(de)比例系数； t i — 电流调节器(de)超前时间常数 3) 校正后电流环(de)结构和特性 为了让调节器零点与控制对象(de)大时间常数极点对消,选择 则电流环(de)动态结构图便成为图a 所示(de)典型形式,其中 s s K s W i i i ACR ) 1()(ττ+=ms T l 8i ==τR K K K i s i I τβ =

matlab课程设计--基于Matlab的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

matlab课程设计--基于Matlab 的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真 班级：自动化12-1班 姓名： 学号： 指导老师：

前言 MATLAB是一种对技术计算高性能的语言，它集成了计算、可视化和编程于一个易用的环境中。在此环境下，问题和解答都表达为我们熟悉的数学符号。典型的应用有：1.数学和计算；2.算法开发；3.建模、模拟和原形化；4.数据分析、探索和可视化；5.科学与工程制图；6.应用开发，包括图形用户界面的建立。 MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能，能基本满足信号与系统课程的需求。例如解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换和z正反变换等。MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲击响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析和零极点图绘制等内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入地理解理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。 此次课程设计主要是为了进一步熟悉对matlab软件的使用，以及学会利用matlab对直流电机双闭环调速系统这种实际问题进行处理，将理论应用于实际，加深对它的理解。

目录 前言 第一章Matlab软件简介 1.1 Matlab的产生和历史背景 (1) 1.2 Matlab的语言特点 (2) 第二章系统介绍 2.1 设计参数要求 (4) 2.2 稳态参数计算 (4) 2.3 电流环设计 (5) 2.4 转速换设计 (8) 第三章仿真调试 3.1 仿真结果分析 (11) 3.2 转速电流双闭环程序流程框图 (11) 3.3 Matlab源程序 (12) 第四章总结 (14) 参考文献

双闭环直流调速系统仿真

双闭环直流调速系统仿真 利用MATLAB下(de)SIMULINK软件和电力系统模块库(SimPowerSystems)进行系统仿真是十分简单和直观(de),用户可以用图形化(de)方法直接建立起仿真系统(de)模型,并通过SIMULINK环境中(de)菜单直接启动系统(de)仿真过程,同时将结果在示波器上显示出来.掌握了强大(de)SIMULINK工具后,会大大增强用户系统仿真(de)能力.在教材－节中,对工程实践中用得最多(de)典型Ⅰ型系统和典型II型系统(de)设计方法进行了详细(de)分析,在此基础上,利用SIMULINK软件仿真能对调节器(de)参数进行更为方便(de)调整,可以更为直观地得到系统仿真(de)结果,从而加深对工程设计方法(de)理解. 下面就以例题2－1,2－2设计(de)转速、电流反馈控制(de)直流调速系统为例,学习SIMULINK软件(de)运动控制系统仿真方法. 1．仿真模型(de)建立 进入MATLAB,单击MATLAB命令窗口工具栏中(de)SIMULINK图标,或直接键入SIMULINK命令,打开SIMULINK模块浏览器窗口,如图2-52所示.由于版本(de)不同,各个版本(de)模块浏览器(de)表示形式略有不同,但不影响基本功能(de)使用.

图2-52 SIMULINK模块浏览器窗口 (1)打开模型编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏中新模型(de)图标或选择File→New→Model菜单项实现. (2)复制相关模块：双击所需子模块库图标,则可打开它,以鼠标左键选中所需(de)子模块,拖入模型编辑窗口. 在本例中,需要打开SimPowerSystems模块库,从Electrical Source 组选中AC Voltage Source和 DC Voltage Source模块拖入模型编辑窗口,从Elements组选中Series RLC Branch和 Three-Phase Transfomer模块拖入模型编辑窗口,从Machines组选中DC Machine模块拖入模型编辑窗口,从Power Electronics组选中Universal Bridge模块拖入模型编辑窗口,从Measurements组选中Voltage Measurement模块拖入模型编辑窗口,从Connectors组选中Ground和 T Connector模块拖入模型编辑窗口需要从Simulink模块库中把Source组中(de)Step模块拖入模型编辑

直流调速系统的MATLAB仿真(报告)

直流调速系统的MATLAB 仿真 一、开环直流速系统的仿真 开环直流调速系统的电气原理如图1所示。直流电动机的电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L 供电，通过改变触发器移相控制信号c U 调节晶闸管的控制角α，从而改变整流器的输出电压，实现直流电动机的调速。该系统的仿真模型如图2所示。 图1 开环直流调速系统电气原理图 图2 直流开环调速系统的仿真模型 为了减小整流器谐波对同步信号的影响，宜设三相交流电源电感s 0L =，直流电动机励磁由直流电源直接供电。触发器（6-Pulse ）的控制角（alpha_deg ）由移相控制信号c U 决定，移相特性的数学表达式为 min c cmax 9090U U αα︒-=︒-

在本模型中取min 30α=︒，cmax 10V U =，所以c 906U α=-。在直流电动机的负载转矩输入端L T 用Step 模块设定加载时刻和加载转矩。 仿真算例1 已知一台四极直流电动机额定参数为N 220V U =，N 136A I =， N 1460r /min n =，a 0.2R =Ω，2222.5N m GD =⋅。励磁电压f 220V U =，励磁电 流f 1.5A I =。采用三相桥式整流电路，设整流器内阻rec 0.3R =Ω。平波电抗器 d 20mH L =。仿真该晶闸管-直流电动机开环调速系统，观察电动机在全压起动 和起动后加额定负载时的电机转速n 、电磁转矩e T 、电枢电流d i 及电枢电压d u 的变化情况。 仿真步骤： 1）绘制系统的仿真模型（图2）。 2）设置模块参数（表1） ① 供电电源电压 N rec N 2min 2200.3136 130(V)2.34cos 2.34cos30U R I U α++⨯= =≈⨯︒ ② 电动机参数 励磁电阻： f f f 220 146.7()1.5 U R I = ==Ω 励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”。 电枢电阻： a 0.2R =Ω 电枢电感由下式估算： N a N N 0.422019.1 19.10.0021(H)2221460136 CU L pn I ⨯==⨯≈⨯⨯⨯ 电枢绕组和励磁绕组间的互感af L ： N a N e N 2200.2136 0.132(V min/r)1460 U R I K n --⨯= =≈⋅ T e 6060 0.132 1.262π2π K K = =⨯≈

基于MATLAB的双闭环直流调速系统仿真研究

基于MATLAB的双闭环直流调速系统仿真研究 摘要：本次的实验内容介绍了双闭环直流调速系统的原理及组成，并且分别对电流调节器和转速调节器进行了分析，而且对电流环和转速环模型的建立和参数的设计，运用MATLAB计算机软件对其进行了仿真研究，并得出实验结果。 关键词：双闭环直流调速系统电流环转速环计算机仿真 一、研究要求 1、掌握双闭环直流调速系统的原理及组成 2、掌握双闭环直流调速系统的仿真研究方法 二、双闭环直流调速系统原理 2.1、双闭环直流调速系统的介绍 许多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机经常处于起动、制动、反转的过渡过程中，因此起动和制动过程的时间在很大程度上决定了生产机械的生产效率。为缩短这一部分时间，仅采用PI调节器的转速负反馈单闭环调速系统，其性能还不很令人满意。双闭环直流调速系统较单闭环相比具有动态响应快、抗干扰能力强等优点，具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。具有单闭环不能比拟的优势 2.2、双闭环直流调速系统的组成 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如1图所示，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。 图1 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图 2.3系统的静态和动态性能指标