基于MATLAB的单闭环直流调速系统的设计与仿真
电力拖动Matlab仿真实验指导书之欧阳体创编
实验一转速反馈控制（单闭环）直
流调速系统仿真
时间：2021.02.03 创作：欧阳体
一．实验目的
1．研究直流电动机调速系统在转速反馈控制下的工作。
2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统响应特性的影响。
3. 观察转速反馈直流调速系统在给定阶跃输入下的转速响应。
二、实验设备
1．计算机；
2．模拟实验装置系统；
3．A/D & D/A接口卡、扁平电缆（如下图所示）。
三、实验原理
●直流电动机：额定电压，额定电流 ,
额定转速，电动机电势系数
●晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks=44，滞
后时间常数Ts=0.00167s 。
●电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数
T1=0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s 。
●转速反馈系数α=0.01 V·min/r 。
●对应额定转速时的给定电压
图1比例积分控制的直流调速系统的仿真框图
四、实验内容
1. 仿真模型的建立
进入MATLAB，单击MATLAB命令窗口工具栏中的SIMULINK图标，
图2 SIMULINK模块浏览器窗口
(1)打开模型编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏中新模型的图标或选择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的子模块，拖入模型编辑窗口。
在本例中拖入模型编辑窗口的为：Source组中的Step模块；Math Operations组中的Sum模块和Gain模块；Continuous 组中的Transfer Fcn模块和Integrator模块；Sinks组中的Scope 模块；
单闭环流量定值控制系统matlab仿真
单闭环流量定值控制系统matlab仿真
什么是闭环流量定值控制系统？
闭环流量定值控制系统是一种基于反馈的控制系统，用于控制流体的流量，并将其维持在预定的值。该系统通过传感器获取流量的实际值，并与设定的目标值进行比较，然后根据误差信号来调整执行器，以使流量保持在目标值附近。闭环流量定值控制系统常用于流量控制、液位控制和压力控制等领域。
为什么需要闭环流量定值控制系统？
在许多工业流程中，保持流量在设定的目标值是非常重要的。例如，在化工生产中，过高或过低的流量可能导致反应速率变化、产品质量下降，甚至设备损坏。因此，需要一种控制系统来实时监测和调整流量，以确保其保持在预定值附近。
闭环流量控制系统的优势是什么？
与开环控制系统相比，闭环流量定值控制系统具有以下优势：
1. 提高系统的稳定性：闭环控制系统通过不断地与目标值进行比较和反馈来调整执行器，以保持流量的稳定性。因此，即使受到干扰或系统参数变
化，闭环系统仍能快速响应并修正偏差。
2. 提高系统的鲁棒性：闭环控制系统可以通过自适应算法实现对系统参数变化的自动调整，从而提高系统的鲁棒性和对干扰的适应能力。
3. 提高系统的精确度：通过对实际流量进行实时监测和不断调整，闭环系统可以更准确地控制流量，使其保持在设定的目标值附近。
闭环流量定值控制系统的设计步骤：
1. 系统建模：首先，需要对流量控制系统进行建模。根据具体的应用，可以采用传统的线性模型或更复杂的非线性模型。
2. 控制器设计：根据系统模型，设计合适的控制器。常用的控制器包括比例-积分-微分（PID）控制器、模糊控制器和自适应控制器等。控制器的选择应综合考虑系统的复杂度、要求的精确度和对干扰的鲁棒性。
课程设计任务书模板08669
课程设计任务书
系部：电气工程与自动化系专业：电气自动化技术班级：Z110451-54 课程名称：运动控制系统
设计题目1：转速、电流双闭环系统的MATLAB仿真
设计内容与要求：
1.利用直流调速双闭环控制系统的工作原理设计出一个转速电流双闭环直流晶
闸管调速系统。
2.掌握直流双闭环系统的原理，了解直流电动机的基本参数，熟练掌握电流环
的仿真与转速环的仿真
设计题目2：转速、磁链闭环控制的矢量控制系统原理分析及MATLAB仿真
设计内容与要求：
1.矢量控制系统的原理及模型的建立，搭建带转矩内环的转速、磁链闭环矢量
控制调速系统的simulink模型，并用MATLAB最终得到仿真结果
2.掌握矢量控制系统的原理，了解带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制调速
系统，熟练操作MATLAB仿真。
设计题目3：带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统
设计内容与要求：
1．介绍带电流截止负反馈闭环控制系统，计算仿真需要的参数
2．介绍matlab软件，建立转速单闭环系统仿真模型进行仿真
3．建立带点流截止负反馈环节进行仿真
4．比较结果进行原理分析
设计题目4：直流PWM-M可逆调速系统的设计与仿真
设计内容与要求：
1．设计直流PWM调速系统，设计转速调节器、设计电流调节器，建立MATLAB 仿真
2．介绍PWM调速系统，分析系统工作原理，进行可逆系统工程仿真
设计题目5：不可逆转速、电流双闭环直流调速系统的设计
设计内容与要求：
1．不可逆转速电流双闭环直流调速系统电路的设计,系统器件的选择和确定。2．系统调节器参数的设计。
3．按课程设计的格式要求撰写课程设计说明书。
单闭环直流调速系统PID控制器参数设计仿真
单闭环直流调速系统PID控制器参数设计仿真
一、引言
PID控制器是一种经典的控制方法，广泛应用于各种调节系统中。在单闭环直流调速系统中，PID控制器可以根据给定的转速和实际测量的转速之间的误差，通过计算控制输出来实现对转速的控制。本文将通过仿真的方式，进行PID控制器参数设计。
二、系统建模
G(s)=k/(T*s+1)
其中k为增益，T为时间常数。
三、PID控制器参数设计
在设计PID控制器参数之前，需要首先选择合适的性能指标，常用的性能指标有超调量、调整时间和稳态误差。本文选择超调量和调整时间作为性能指标，通过这两个指标可以综合评估系统的动态响应。
1.超调量的计算
超调量是指实际过程响应曲线峰值与稳态值之间的差值的百分比。超调量可以通过以下公式来计算：
PO=(M-1)*100%
其中PO为超调量，M为峰值与稳态值之间的差值与稳态值的比值。
2.调整时间的计算
调整时间是指实际过程从初始值达到稳态值所需的时间。调整时间可
以通过以下方法来计算：
标定点到极值点的时间为t1，稳定范围（0.9M,1.1M）的时间为t2，
调整时间可定义为t1+t2
3.参数选择
根据超调量和调整时间的要求，可以选择合适的PID控制器参数。一
般情况下，P参数用于控制系统的超调量，I参数用于控制系统的调整时间，D参数用于控制系统的稳定性。
四、仿真结果分析
通过Matlab/Simulink进行仿真，得到了PID控制器的参数设计结果。根据系统传递函数G(s) = k / (T * s + 1)，设置k = 1，T = 1
1.超调量为5%，调整时间为2s的情况下，选取合适的PID控制器参
单闭环
转速反馈控制直流调速系统的仿真
一、实验目的：
1、进一步学习利用MA TLAB的SIMULINK来对控制系统进行仿真。
2、掌握转速反馈控制直流调速系统的原理以及仿真模型的建立。
3、学会利用工程的方法设计ASR调节器。
二、实验建模：
图1-1为转速负反馈闭环调速系统仿真框图，各环节参数如下：
直流电动机：额定电压U N=220V，额定电流
=55A，额定转速n N=1000r/min，电
动机电动势系数Ce=0.192V·min/r。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks=44，滞后时间常数T S=0.00167s。
电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。
转速反馈系数α=0.01V·min/r。
对应额定转速时的给定电压Un*=10V。
比例积分控制的直流调速系统的仿真框图如图1-1所示。
图1-1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图如图
1、打开SIMULINK模块浏览器窗口，将所需模块拖入模型编辑窗口。
2、根据已知的各环节的参数修改各模块的参数，其中PI调节器的值暂定为Kp=0.56，1/τ
=11.43。最终生成图1-2所示的比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型。
图1-2 比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型
图1-3 修改控制器参数后的仿真结果
三、实验仿真：
1、如图1-4的调节器参数是：Kp=0.25, 1/τ=3，系统转速的响应无超调，但调节时间很
长。
图1-4 无超调的仿真结果
2、如图1-5的调节器参数是：Kp=0.8, 1/τ=15，系统转速的响应的超调较大，但快速性较好。
基于MATLAB的直流电机调速系统
绪论
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。
直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统运行的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。
双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，在设计和调试的过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难，将SIMULINK 用于电机系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。同时，MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK，它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强大等优点，成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析，从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。
利用Matlab仿真平台设计单闭环直流调速系统
大连工业大学课程设计（论文）任务书
指导教师签字：系（教研室）主任签字：2014年12月1日
目录
一、摘要 (3)
二、总体方案设计 (4)
1、控制原理
2、控制结构图
三、参数计算 (6)
1、静态参数设计计算
2、动态参数设计计算
四、稳定性分析 (9)
1、基于经典自控理论得分析
2、利用MATLAB辅助分析
A、利用根轨迹分析
B、在频域内分析
奈氏曲线：
bode图
利用单输入单输出仿真工具箱分析
用Simulink仿真
五、系统校正 (15)
1、系统校正的工具
2、调节器的选择
3、校正环节的设计
4、限流装置的选择
六、系统验证 (19)
1、分析系统的各项指标
2、单位阶跃响应
3、Simulink仿真系统验证系统运行情况
七、心得体会 (21)
八、参考文献 (21)
一、摘要
运动控制课是后续于自动控制原理课的课程，是更加接近本专业实现应用的一门课程。
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义。
本设计首先进行总体系统设计，然后确定各个参数，当明确了系统传函之后，再进行稳定性分析，在稳定的基础上，进行整定以达到设计要求。
另外，设计过程中还要以matlab为工具，以求简明直观而方便快捷的设计过程。
二、总体方案设计
1、控制原理
根据设计要求，所设计的系统应为单闭环直流调速系统，选定转速为反馈量，采用变电压调节方式，实现对直流电机的无极平滑调速。
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告
实验一单闭环转速反馈控制直流调速系统
一．【实验目的】
1. 加深对比例积分控制的无静差直流调速系统的理解；
2. 研究反馈控制环节对系统的影响和作用 .
二．【实验步骤和内容】
1. 仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。
2. 仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置 .
转速负反馈闭环调速系统 :
直流电动机：额定电压U N=220V，额定电流I dN =55A，额定转速n N
=1000r/min电动机电动势系数C e=0.192V.min/r, 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s=44，滞后时间常数T s =0.00167s，电枢回路总电阻
R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数T1 =0.00167s，电力拖动系统机电时间常数
Tm=0.075s，转速反馈系数α=0.01V.min/r对应额定转速时的给定电压U n∗ =10V 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图如图 5-1 所示。
图 5-1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图
图 5-2 开环比例控制直流调速系统仿真模型图
图 5-3 开环空载启动转速曲线图图 5-4 开环空载启动电流曲线图
图 5-5 闭环比例控制直流调速系统仿真模型图
在比例控制直流调速系统中，分别设置闭环系统开环放大系数 k=0.56 , 2.5, 30 ，观察转速曲线图，随着 K 值的增加，稳态速降减小，但当 K 值大于临界值时，系
统将发生震荡并失去稳定，所以 K 值的设定要小于临界值。当电机空载启动稳定运行后，加负载时转速下降到另一状态下运行，电流上升也随之上升。
无静差转速单闭环直流调速系统的建模与仿真
院系电子信息工程系班级 10电气（4）姓名齐国昀学号 107301427 实验名称无静差转速单闭环直流调速系统的建模与仿真实验日期 2012 - 12- 20
一、实验目的
1、掌握双闭环直流调速系统的组成和工作原理；
2、掌握使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真；
3、检验仿真结果与理论分析的关系。
二、实验步骤：
1、主电路的建模和参数设置：
PI控制的无静差闭环转速负反馈直流调速系统与有静差单闭环调速系统相比较，二者仅在
控制电路中转速调节器ASR采用的控制器不同其余环节都是相同的。因此无静差单闭环直流调
速系统主电路的参数设置和建模与有静差单闭环直流调速系统相同，不再叙述。
2、控制电路的建模和参数设置：
比较有静差和无静差直流调速系统的仿真模型，在考虑限流环节的情况下，这两个仿真模
型有着惊人的相似之处，而不同之处在于，在无静差直流调速系统的控制电路中，ASR采用PI
调节器；有静差的控制电路，ASR采用P调节器。因此，二者的控制电路除了速度调节器ASR
的建模不同外，其余环节的仿真模型和建模方法都是相同的，知识具体参数的设置有所不同。
3、系统的仿真参数设置：
系统仿真参数的设置方法与开环系统相同，仿真中所选择的算法为ode23s，仿真开始
时间为0，停止时间设为5s,其它仿真参数设置与单闭环有静差直流调速系统中的相同。
第 1 页共 4 页指导教师签名
院系电子信息工程系班级 10电气（4）姓名齐国昀学号 107301427
实验名称无静差转速单闭环直流调速系统的建模与仿真实验日期 2012 -12 -20 三、仿真模型图
MATLAB与交直流调速系统仿真
直流调速系统的基本原理
直流调速系统的基本原理是通过改变电机的输入电压或电流 ，来调节电机的输入功率，从而实现电机转速的调节。此外 ，还可以通过改变电机的励磁电流或电枢电阻等参数，来调 节电机的转速。
交直流调速系统的性能指标
01
调速范围
交直流调速系统的调速范围是指系统能够调节的最低转速和最高转速之
间的范围。调速范围越宽，系统的应用范围就越广。
02
静差率
交直流调速系统的静差率是指系统在稳定状态下，转速的变化量与电机
负载的变化量的比值。静差率越小，系统的稳态精度就越高。
03
动态响应时间
交直流调速系统的动态响应时间是指系统在受到外界干扰或给定信号变
化时，电机转速达到新的稳态值所需的时间。动态响应时间越短，系统
的动态性能就越好。
03
交直流调速系统的仿真模型
进行仿真实验
根据仿真需求，进行各种工况下的仿真实验，记 录仿真结果。
ABCD
建立仿真环境
使用Matlab/Simulink或其他仿真软件，建立仿 真环境，设置仿真参数和初始条件。
仿真结果分析
对仿真结果进行分析，评估控制策略的有效性和 系统的性能。
04
Matlab在交直流调速系统仿真 中的应用
直流电机调速系统的仿真
总结词
通过Matlab的Simulink模块，可以建立直流电机 调速系统的仿真模型，模拟不同控制策略下的调 速效果。
直流电机调速matlab仿真报告
直流电机调速仿真报告
1. 背景
直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产和家庭设备中。在实际应用中，为了满足不同工况下的需求，需要对直流电机进行调速控制。调速控制可以实现电机转速的精确控制，提高系统的稳定性和效率。
本报告旨在通过Matlab仿真分析直流电机调速控制系统，在理论与实践结合的基础上，提出相应的建议。
2. 分析
2.1 直流电机调速原理
直流电机调速原理主要基于改变电源的电压或者改变外加负载来实现对电机转速的控制。常见的直流电机调速方法有：
•电压调制法：通过改变直流电源的输出电压来改变转矩和转速；
•变阻器分压法：通过改变外接阻值来改变转矩和转速；
•变极数法：通过改变励磁回路中串联或并联的励磁线圈数目来改变转矩和转速；
•PWM调制法：通过脉冲宽度调制技术来控制输入给定功率。
2.2 直流电机调速控制系统
直流电机调速控制系统由电源、电机、传感器、控制器和负载组成。其中，传感器用于测量电机的转速和位置，控制器根据测量值计算出合适的控制信号，通过电源提供给电机。负载则影响电机的转速和转矩。
常见的直流电机调速控制方法有：
•比例积分（PI）控制：根据误差信号进行比例和积分运算，生成合适的输出信号；
•模糊控制：基于模糊推理原理，根据输入变量和规则库生成输出信号；•自适应控制：根据系统动态特性自动调整参数以实现最优性能。
2.3 仿真建模与参数设置
本次仿真采用Matlab/Simulink软件进行建模与仿真。首先需要确定直流电机的基本参数，如额定功率、额定转速、额定电压等。然后根据实际情况设置仿真模型中的参数。
单闭环直流调速系统的仿真研究【基于MATLAB软件的仿真】《论文》
单闭环直流调速系统的仿真研究【基于
MATLAB软件的仿真】《论文》
1引言
调速方法通常有机械的、电气的、液压的、气动的几种，仅就机械与电气
调速方法而言，也可采用电气与机械配合的方法来实现速度的调节。电气调速
有许多优点，如可简化机械变速机构，提高传动效率，操作简单，易于获得无
极调速，便于实现远
距离控制和自动控制，因此，在生产机械中广泛采用电气方法调速。
1.1直流调速系统的概述
由于直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机
那样结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，但是长期以来，直流调速系
统一直占据垄断地位。就目前来看，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要
形式。在我国许多工业部门，如海洋钻探、纺织、轧钢、矿山、采掘、金属加工、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动的场合，仍然广泛采用直流
调速系统。而且，直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制技术的
角度来看，它又是交流调速系统的基础。
随着GTO晶闸管、GTR、P-MOSFET、IGBT和MCT等全控型功率器件的问世，这些有自断能力的器件逐步取代了原来普通晶闸管系统所必须的换向电路，简
化了电路的结构，提高了效率和工作频率，降低了噪声，缩小了电力电子装置
的体积和重量。谐波成分大、功率因素差的相控变流器逐步被斩波器或脉冲宽
度调制器所代替，明显的扩大了电动机控制的调速范围，提高了调速精度，改
善了快速性、效率和功率因素。PWM电源终将取代晶闸管相控式可控功率电源，成为电源的主流。随着信息、控制与系统学科以及电力电子的发展，电力拖动
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真
一、实验目的
1．熟练使用MATLAB 下的SIMULINK 仿真软件。
2．通过改变比例系数以及积分时间常数τ的值来研究和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。
二、实验内容
1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析
三、实验要求
建立仿真模型，对参数进行调整，从示波器观察仿真曲线，对比分析参数变化对系统稳定性，快速性等的影响。
四、实验原理
图4-1 带转速反馈的闭环直流调速系统原理图
调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围，又要降低静差率，唯一的方法采用反馈控制技术，构成转速闭环的控制系统。转速闭环控制可以减小转速降落，降低静差率，扩大调速范围。在直流调速系统中，将转速作为反馈量引进系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值进行系统控制，可以有效的抑制甚至消除扰动造成的影响。
当t=0时突加输入时，由于比例部分的作用，输出量立即响应，突跳到，实现了快速响应；随后按积分规律增长，。在
时，
输入突降为0，
=0，
=
，使电力电子变换器的稳态输出电压足以克服负载
+ _ + -
A
UPE
TG
M
~
+ _
- +
+ _
+ _
+ _
电流压降，实现稳态转速无静差。
五、实验各环节的参数及和1/τ的参数的确定
各环节的参数：
直流电动机：额定电压=220V，额定电流=55A,额定转速=1000r/min,电动机电动势系数= • min/r。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数=44，滞后时间常数=。
电枢回路总电阻R=Ω，电枢回路电磁时间常数=电力拖动系统机电时间常数=。
单闭环控制系统设计及仿真
单闭环控制系统设计及仿真
班级电信2014
姓名张庆迎
学号142081100079
摘要直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动中获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。
关键词直流电机直流调速系统速度调节器电流调节器双闭环系统
一、单闭环直流调速系统的工作原理
1、单闭环直流调速系统的介绍
单闭环调速系统的工作过程和原理：电动机在启动阶段，电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号，经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值, 电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后, 速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始起作用。
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 |--+ +--> | |
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真
一、实验目的
1．熟练使用MATLAB 下的SIMULINK 仿真软件。
2．通过改变比例系数 以及积分时间常数τ的值来研究 和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。
二、实验内容
1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析
三、实验要求
建立仿真模型，对参数进行调整，从示波器观察仿真曲线，对比分析参数变化对系统稳定性，快速性等的影响。
四、实验原理
图4-1 带转速反馈的闭环直流调速系统原理图
调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围，又要降低静差率，唯一的方法采用反馈控制技术，构成转速闭环的控制系统。转速闭环控制可以减小转速降落，降低静差率，扩大调速范围。在直流调速系统中，将转速作为反馈量引进系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值进行系统控制，可以有效的抑制甚至消除扰动造成的影响。
当t=0时突加输入 时，由于比例部分的作用，输出量立即响应，突跳到 ，实现了快速响应；随后 按积分规律增长， 。在 时，输入突降为0， =0， = ，使电力电子变换器的稳态输出电压足以克服负载电流压降，实现稳态转速无静差。
五、实验各环节的参数及 和1/τ的参数的确定
5.1各环节的参数：
直流电动机：额定电压=220V，额定电流=55A,额定转速=1000r/min,电动机电动势系数=0.192V •min/r。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数=44，滞后时间常数=0.00167s。
电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数=0.00167s电力拖动系统机电时间常数=0.075s。