直流电动机开环调速系统设计与仿真
直流调速系统的MATLAB仿真(参考程序)
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minc cmax9090U 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。
N 220V U =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 2200.3136130(V)2.34cos 2.34cos30U R I U α++⨯==≈⨯︒② 电动机参数 励磁电阻：f f f 220146.7()1.5U 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 0.422019.119.10.0021(H)2221460136CU L pn I ⨯==⨯≈⨯⨯⨯电枢绕组和励磁绕组间的互感af L ：N a N e N 2200.21360.132(V min/r)1460U R I K n --⨯==≈⋅T e 60600.132 1.262π2πK K ==⨯≈ T af f 1.260.84(H)1.5K L I === 电机转动惯量2222.50.57(kg m )449.81GD J g ==≈⋅⨯③ 额定负载转矩L T N 1.26136171.4(N m)T K I ==⨯≈⋅表1 开环直流调速系统主要模型参数3）设置仿真参数：仿真算法odel5s ，仿真时间5.0s ，直流电动机空载起动，起动2.5s 后加额定负载L 171.4N m T =⋅。
非线性大作业—直流电动机调速系统的建模与控制系统的设计
3、PBH秩判据
线性定常系统（1）为完全能控的充分必要条件是，对矩阵A的所有特征值 均成立， （ ）或等价地表示为 ， 也即（SI-A）和B是左互质的。
4、PBH特征向量判据
线性定常系统（1）为完全能控的充分必要条件是A不能有与B的所有列相正交的非零左特征向量。也即对A的任一特征值，使同时满足 ， 的特征向量 。
所谓最优控制，就是根据建立的系统的数学模型，选择一个容许的控制规律，在一定的条件下，使得控制系统在完成所要求的控制任务时，使某一指定的性能指标达到最优值、极小值或极大值。本文利用线性二次型最优调节器(LQR）方法对移动高架吊车进行最优控制。控制目的是使移动高架吊车能在不平衡点达到平衡，并且能够经受一定的外加干扰[8]。
能控性的直观讨论：
从状态空间的角度进行讨论：输入和输出构成系统外部变量,状态为系统内部变量。能控性主要看其状态是否可由输入影响。每一个状态变量的运动都可由输入来影响和控制,由任意的始点到达原点,为能控,反之为不完全能控。具体来说就是指外加控制作用u(t) 对受控系统的状态变量x(t)和输出变量y(t)的支配能力，它回答了u(t)能否使x(t)和y(t)作任意转移的问题。
3.1.2能控性判据
我们利用线性系统的能控性判据来判断其能控性。
设线性定常系统状态方程为：
（1）
1、格拉姆矩阵判据
线性定常系统（1）为完全能控的充分必要条件是，存在时刻，使如下定义的格拉姆（Gram）矩阵 为非奇异。
其中，该判据的证明用到了范数理论中的矩阵范数，在此不再赘述。
2、秩判据
线性定常系统（1）为完全控的充分必要条件是 ，
2 直流电动机调速系统数学模型的建立
【设计】自动控制系统课程设计转速单闭环直流电机调速系统设计与仿真
【关键字】设计东北大学秦皇岛分校控制工程学院《自动控制系统》课程设计设计题目：转速单闭环直流电机调速系统设计与仿真学生：张海松专业：自动化班级学号：指导教师：王立夫设计时间：2012年6月27日东北大学秦皇岛分校控制工程学院《自动控制系统》课程设计任务书专业：自动化班级：509 学生姓名：设计题目：转速单闭环直流电机调速系统设计与仿真一、设计实验条件实验设备：PC机二、设计任务直流电机额定电压，额定电枢电流，额定转速，电枢回路总电阻，电感，励磁电阻，励磁电感，互感，，允许过载倍数。
晶闸管装置放大系数：，时间常数：，设计要求：对转速环进行设计，并用Matlab仿真分析其设计结果。
目录绪论--------------------------------------------------------------------------------11.转速单闭环调速系统设计意义-----------------------------12.原系统的动态结构图及稳定性的分析-----------------------22.1 转速负反应单闭环控制系统组成-----------------------22.2 转速负反应单闭环控制系统的工作原理-----------------33.调节器的选择及设计-------------------------------------33.1调节器的选择- --------------------------------------33.2 PI调节器的设计--- ---------------------------------44.Mat lab仿真及结果分析----------------------------------74.1 simulink实现上述直流电机模型-----------------------74.2 参数设置并进行仿真---------------------------------74.3结果分析--------------------------------- ---------155.课设中遇到的问题--------------------------------------166.结束语- ---------------------------------------------17参考文献- ---------------------------------------------17转速单闭环直流电机调速系统设计与仿真绪论直流电动机由于调速性能好，启动、制动和过载转矩大，便于控制等特点，是许多高性能要求的生产机械的理想电动机。
开环直流调速控制系统与仿真
《计算机仿真及应用B》答卷学号：姓名：班级：任课老师：开环直流调速控制系统的仿真1、开环直流调速控制系统的组成开环控制系统是根据给定的控制量进行控制，而被控制量在整个控制过程中对控制量不产生任何影响。
对于被控制量相对于其预期值可能出现的偏差，开环控制系统不具备修正能力。
而直流调速开环控制系统通常是采用调节电枢电压方案，具体实现在20世纪60年代晶闸管整流器的应用而采用由晶闸管整流器和电动机（V-M ）系统实现开环或闭环控制调速系统。
2、开环直流调速控制系统仿真（1）基于数学模型的开环直流调速系统仿真。
①开环直流调速控制系统数学模型。
开环直流调速控制系统主要包括给定信号、晶闸管触发装置及整流环节、平波电抗器和直流电动机等4个环节。
这里所说的基于数学模型的系统仿真主要是指基于传递函数的matlab 下的Simulink 下的实现，再通过机理法可以建立开环直流调速控制系统动态结构图，如图1-1所示。
然后，根据系统I 直接给出各个环节的传递函数及参数。
可以得到系统I 开环控制的动态结构图，如图1-2所示。
②开环直流调速系统仿真实现。
图1-1 开环直流调速控制系统动态结构图图1-2 系统I 的开环系统动态结构图根据系统I 的开环系统动态结构图及其参数值，在matlab 的Simulink 环境可以轻松的建立系统的仿真结构，如图1-3所示。
电动机的转速输出动态曲线，如图1-4所示。
I L (S) — n(s) U *n (s) 一 1/R a T d S+1 R a C e T m SC e K s T s S+1 U d (s) I d (s) I L (S) — n(s) U *n (s) 一1/0.08 0.025s+1 0.08 0.185×0.8s 0.185 23 0.0017s+1 U d (s) I d (s)图1-3 系统I仿真模型图1-4 电动机转速输出曲线通过改变给定信号的大小，来实现对电机输出转速的控制与调节的目的。
直流电动机开环调速系统仿真
直流电动机开环调速系统仿真随着电动机在工业、交通等领域的广泛应用，开发一种高效可靠的电动机控制系统对于提高整个工业的精度和效率至关重要。
其中，直流电动机开环调速系统是电动机控制系统中的一种基础环节，其使得直流电动机能够以合适的速度运行，完成工作任务。
一、调速系统的基本原理1. 直流电动机的基本结构与原理直流电动机由定子、转子、刷子、通电电源四个基本部分组成，其中，定子上包覆绕组，绕组所带的电流受到直流电源的控制，与转子上的永磁体受到的作用力相互作用，产生电动力和电磁力，从而使转子旋转。
2. 直流电动机的调速根据直流电动机的转矩-速度特性曲线可知，直流电动机的转速与电极数、电流和电磁力等因素密切相关。
因此，通过控制直流电动机的电流大小，可以达到调节直流电动机转速的目的。
直流电动机开环调速系统主要由电动机本体、电流传感器、减速器以及驱动器等基本组成部分组成。
其中，电流传感器用于检测电动机电流的大小，而驱动器则输出一定的电压或电流，控制直流电动机的运行。
二、仿真实现1. 基本仿真模型基于MATLAB/Simulink软件建立的直流电动机开环调速系统仿真模型主要由瞬时电压、转速检测、控制逻辑、直流电机、直流电阻负载以及电流检测等组成，实时进行电磁转矩的计算，最终得到直流电机的运动状态，从而实现调速功能。
2. 仿真分析通过此仿真模型，我们可以得到直流电动机的运行状态，理解不同负载下的转矩-转速特性曲线以及电流在不同转速下的变化，从而通过调节电流、电压等参数，以达到理想的调速效果。
三、结论直流电动机的开环调速系统是一个重要的电动机控制系统组成部分，其能够有效地提高电动机的自动控制能力，大大提升了直流电动机的工作效率和精度。
本文通过介绍直流电动机调速系统的基本原理和仿真实现，为电动机控制系统研究和开发提供了参考和借鉴，对推动整个行业智能化和自动化发展具有重要意义。
直流调速系统Matlab仿真应用
直流调速系统Matlab仿真应用作者：朱贤勇万晓慧来源：《价值工程》2018年第27期摘要：搭建Matlab仿真模型，揭示开环直流调速系统存在的问题和有静差的直流闭环调速系统中比例控制器放大系数确定原则，由此提出了一种理论问题引出与仿真实验验证相结合的教学方法，该方法能有效弥补电力拖动自动控制系统课程在传统教学中的不足之处，提高学生学习兴趣，便于推广。
Abstract： Through building Matlab simulation model， to reveale the problems of open loop DC speed regulating system， and parameters determination of the proportional controller in the static DC closed-loop speed control system， a teaching method that theoretical problems combined with simulation experimental verification is proposed， which can effectively make up the deficiency of automatic control system course in traditional teaching，and improve students' interest in learning，easily to be spreaded.关键词：直流调速系统；Matlab仿真；理论问题引出；仿真实验验证Key words： DC speed control system；Matlab simulation；theoretical problem extraction；simulation experimental verification中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0254-030 引言《电力拖动自动控制系统》（运动控制系统）是电气工程与自动化专业的一门专业技术课，主要涉及直流电机调速系统和交流电机调速系统的数学建模与控制系统的工程设计。
实验一、开环直流调速系统的仿真实验
实验一、开环直流调速系统的仿真实验实验目的本实验旨在通过搭建开环直流调速系统的仿真实验平台，深入理解电机的转速调节原理，了解直流电机的调速方法，掌握仿真软件的基本操作，为后续实验打下坚实的基础。
实验器材•个人电脑•仿真软件MATLAB/Simulink实验原理直流电动机的转速调节方法有开环调速和闭环调速两种。
开环调速是采用给定电压和负载转矩（或负载电流）的关系表格，来确定电机所需要的电压值，然后通过直流调速器给电机供给相应电压值来调节电机的转速。
本次实验采用开环调速方法，实现直流电动机的转速控制。
电机通过直接接到电源上，输入直流电，可在一段范围内自动调节电机的转速。
实验过程中，通过修改电机被驱动的电压来达到调节电机的转速和功率的目的。
实验步骤1.在MATLAB/Simulink软件中新建一个仿真模型。
2.从Simulink库中拖拽Power System Toolbox中引入电源，将其与直流电动机模块相连。
3.调整电压、电流、电功率大小，展示不同转速下直流电动机的性能。
4.分析电动机性能曲线并记录实验数据。
5.结束实验后，停止仿真，保存实验数据。
实验结果通过本次实验，得到了不同电压下直流电动机的表现，所有数据都记录到实验报告中，以供参考。
从实验结果来看，不同电压下直流电动机的性能有很大的差异。
不同电压产生的转速和功率差异也十分明显。
本实验是初步了解直流电动机转速调节原理的实验，从中我们可以清晰地了解到开环调速的方法和它的应用。
同时还要深刻理解几个关键的概念，如转速、电压和功率之间的关系，并且会更加熟练地掌握这些内容。
此外，在进行实验时还需要注意实验操作的细节，避免出现过程错误和误差。
我们需要紧密联系育人活动和实验课程，深入了解和掌握实验原理，要严格按照实验要求操作，提高实验技能和实验思维能力，为以后的实验打下基础。
《MATLAB工程应用》晶闸管开环直流调速系统仿真
《MATLAB工程应用》晶闸管开环直流调速系统仿真一、选题背景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，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
近年来，高性能交流调速技术发展很快，交流调速系统有逐步取代直流调速系统的趋势。
然而，直流拖动控制系统毕竟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。
因此，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。
从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统(伺服系统)、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的电力拖动控制系统。
在现代生产过程中，许多电机要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能。
而直流电动机开环调速系统具有良好的启动，制动性能，适宜在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到广泛的应用。
从控制角度来看，直流调速还是交流拖动的基础。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件非常复杂，功能单-，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍的电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
随着模拟技术的逐渐成熟使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能够达到更高的性能，还能节省人力资源和降低系统成本，从而有效提高工作效率。
事实上由于电机的容量较大，又要求电流的脉动较小，故采用三相全控桥式整流电路供电方案。
为保证供电质量，应采用三相降压变压器将电源电压降低，为避免三次谐波电动势的不良影响，应采用△/Y接法。
二、原理分析(设计理念)晶闸管直流调速系统电气原理如图所示。
直流电动机电枢由晶闸管整流电路经平波电抗器供电,通过改变触发器移相控制信号调节晶闸管的控制角,从而获得可调的直流电压,以实现直流电动机的调速。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
东北大学秦皇岛分校控制工程学院自动控制系统课程设计设计题目：直流电动机开环调速系统设计与仿真专业名称自动化班级学号学生姓名指导教师设计时间2015.7.13~2014.7.24成绩目录1.设计任务书 (3)2.概述 (4)2.1前言 (4)2.2 系统原理 (4)2.3 simulink框图 (5)3.元件参数设置 (7)3.1三相交流电压源设置 (7)3.2.同步六脉冲触发器 (7)3.3.三相全控桥整流电路 (8)3.4.直流电动机设计 (8)4.仿真结果分析 (9)α=时 (12)4.2 当30oα=时 (14)4.3 当60oα=时 (17)4.4 当90o4.5励磁电流 (19)5.结论 (20)6.参考文献 (22)7.结束语 (22)东北大学秦皇岛分校控制工程学院《自动控制系统》课程设计任务书专业自动化班级姓名设计题目：直流电动机开环调速系统设计与仿真一、设计实验条件地点：实验室实验设备：PC机二、设计任务R=0.21 ，直流电动机的额定数据为220V，136A，1460r/min，4极，a 22GD=22.5N m；励磁电压为220V，励磁电流为1.5A。
采用三相桥式全控整流电路。
平波电抗器L=200mH。
p设计要求：设计并仿真该晶闸管-电动机（V-M）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电动机的转速、转矩和电流变化。
三、设计说明书的内容1、设计题目与设计任务（设计任务书）2、前言（绪论）(设计的目的、意义等)3、主体设计部分4、参考文献5、结束语四、设计时间与设计时间安排1、设计时间：7月13日～7月24日2、设计时间安排：熟悉课题、收集资料：3天（7月13日～7月15日)具体设计（含上机实验）：6天（7月16日～7月21日)编写课程设计说明书：2天（7月22日～7月23日)答辩：1天（7月24日）2.概述2.1前言直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。
直流电动机有着优良的调速性能和启动性能，具有宽广的调速范围，平滑的无级调速特性，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转；过载能力大，能承受频繁的冲击负载；能满足自动化生产系统中各种特殊运行的要求。
常用于对启动和调速有较高要求的场合，如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、高速电梯、龙门刨床、电力机车、地铁列车、电动自行车、造纸和印刷机械、船舶机械、大型精密机床和大型起重机等生产机械中。
直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。
晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。
尽管目前交流调速迅速发展，交流调速技术趋于成熟以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎，且直流电动机制造工艺复杂，消耗有色金属多，生产成本高，电刷与换向器之间容易产生火花，维护困难，在一些对调速性能要求不高的领域中已被交流变频调速系统所取代。
但是在某些要求调速范围大、快速性高、精密度好、控制性能优异的场合，直流电动机的应用目前仍占有较大的比重。
此次课程设计中，我们组采用MATLAB对直流电动机开环调速系统进行设计与仿真。
MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
MATLAB提供的动态系统仿真工具Simulink，有效地解决了仿真技术中出现的各种问题，在Simulink中，有着各种电力电子器件以及直流电动机模型，使得对系统进行建模变得快捷简单，可以比较方便地改变各个器件的参数，并且能快速地得到所期望的仿真结果。
2.2 系统原理系统由三相交流电压源供电，经晶闸管三相全控桥式整流电路整流后得到直流输出电压，再经平波电抗器L p抑制纹波后给直流电动机电枢回路供电。
调节三相全控桥整流触发电路移相控制电压U ct 可以改变晶闸管的控制角，即改变晶闸管的导通时间，使整流器的输出电压增大或减小，电枢回路电压变化从而实现直流电动机的调速功能。
图2-1直流电机开环调速系统原理框图系统采用降低电枢电压调速，电枢电压可以由三相全控桥整流触发电路的移相控制电压U ct 控制。
三相全控桥式整流电路图如下：图2-2 三相全控桥式整流电路图带感性负载时，三相全控桥式整流电路的控制角α的移相范围为0-90o ，设定U ct 最大值为+15V ，α最小值为0o ，得移相特性α=90-6U ct 。
当U ct 为最大值+15V 时，控制角α为最小值0o ，由U d =2.34U 2cos α可知，此时整流输出电压U d 为最大值，U ct 减小则控制角α增大，整流输出电压U d 减小，当U ct 为0V 时，控制角α为最大值90o ,整流输出电压U d 为最小值。
2.3 simulink 框图U ct 六脉冲触发器 三相桥式全控整流电路 三相交流电源 直流电动机图2-3 simulink 框图3.元件参数设置3.1三相交流电压源设置图3-1 三相交流电压源参数设置设α=0o时整流输出电压平均值U d最大，为直流电动机额定电压220V，根据Ud =2.34U2cosα可得，此时U2=94.02V，即三相交流电压相电压有效值为94.02V。
3.2.同步六脉冲触发器图3-2同步六脉冲触发电路设置六脉冲触发器由三相交流电源供电，频率为50HZ，产生的脉冲宽度为10o。
3.3.三相全控桥整流电路图3-3三相全控桥式整流器设置3.4.直流电动机设计图3-4直流电动机参数设置参数计算：电枢电阻： 电枢电感：0.422019.1*19.10.000212221460136N a N N CU L pn I ⨯===H ⨯⨯⨯ 励磁电阻： 电枢绕组和励磁绕组互感：0.132.min/N a N e N U R I C V r n -==60 1.262T e C C π== / 1.26/1.50.84af T f L C I ===H转动惯量： 额定转矩： 4.仿真结果分析4.1 当0o α=时①转速理论值：()/(2201360.21)/0.1311460/min a a e n U I R C r =-⨯=-⨯=图4-1 α=0o时直流电动机转速 0.21a R =Ω/220/1.5146.7f f f R U I ===Ω22/422.5/4/9.80.57J GD g kg m===9.55171.4L e N T C I N m==②转矩图4-2 α=0o时直流电动机转矩 ③整流电压平均电压理论值：22.34cos 0220o d U U V ==图4-3 α=0o时整流器输出电压图4-4 α=0o时整流器输出电压平均值④电枢电流图4-5 α=0o时直流电动机电枢电流4.2 当30o α=时①转速理论值：()/(190.51360.21)/0.1311236.2/min a a e n U I R C r =-⨯=-⨯=图4-6 α=30o时直流电动机转速 ②转矩图4-7 α=30o时直流电动机转矩③整流电压平均电压理论值：22.34cos30190.5o d U U V ==图4-8 α=30o整流器输出电压图4-9 α=30o时整流器输出电压平均值④电枢电流图4-10 α=30o时直流电动机电枢电流 4.3 当60o α=时①转速理论值：()/(1101360.21)/0.131621.7/min a a e n U I R C r =-⨯=-⨯=图4-11 α=60o时直流电动机转速②转矩图4-12 α=60o时直流电动机转矩 ③整流电压平均电压理论值：22.34cos 60110o d U U V ==图4-13 α=60o时整流器输出电压图4-14 α=60o时整流器输出电压平均值④电枢电流图4-15 α=60o时直流电动机电枢电流4.4 当90o α=时①转速理论值：()/(01360.21)/0.131218/min a a e n U I R C r =-⨯=-⨯=-图4-16 α=90o时直流电动机转速 ②转矩图4-17 α=90o时直流电动机转矩③整流电压平均电压理论值：22.34cos900o d U U V ==图4-18 α=90o时整流器输出电压图4-19 α=90o时整流器输出电压平均值④电枢电流图4-20 α=90o时电枢电流4.5励磁电流图4-21 励磁电流5.结论图5-1 降压调速机械特性图5-2 控制角与转速关系曲线图5-3 控制电压与转速关系曲线系统采用降低电枢电压调速方法，用晶闸管可控整流器实现，通过改变控制角α的大小，使直流电动机电枢电压改变，达到降压调速的目的。
改变控制角α使输出整流电压平均值从最大值降到最小值，α从0o 到90o 变化，对α为0o ,30o ,60o ,90o 时进行仿真，可以得出：降压调速的机械特性是几条斜率相同的平行直线，随着整流输出电压的降低，直线下移。
（1）当α=0o时，整流电压平均值约为220V，在额定转矩Tl=Tn=171(N*m),电枢电流Ia=In=136A时，对应额定转速约为1460r/min；（2）当α=30o 时，整流电压平均值约为190.5V，在额定转矩Tl=Tn=171(N*m),电枢电流Ia=In=136A时，对应额定转速约为1236r/min；（3）当α=60o 时，整流电压平均值约为110V，在额定转矩Tl=Tn=171(N*m),电枢电流Ia=In=136A时，对应额定转速约为622r/min；（4）当α=90o 时，整流电压平均值约为0 V，在额定转矩Tl=Tn=171(N*m)，电枢电流Ia=In=136A时，对应额定转速约为-218r/min，此时电机反转。
经过对比分析可以得出：随着控制角α的增大，整流电压平均值降低，电机转速降低，其中α=90o 时，整流电压平均值为0V，电机在额定负载Tn=171(N*m),作用下以-218r/min的速度反转。
由于所加负载始终为额定负载Tl=Tn=171(N*m)恒定，又Tl=9.55Ce*Ia，所以电枢电流Ia=In=136A,即在额定负载下，电枢电流Ia与转速n无关。
当电源电压为不同值时，机械特性的斜率都与固有机械特性的斜率相等，特性较硬，当降低电源电压在低速下运行时，转速随负载变化的幅度较小，与电枢回路串电阻调速方法比较，转速的稳定性要好得多。