双闭环模糊控制直流调速系统仿真模型设计(毕业论文)
大学毕业设计-双闭环不可逆直流调速系统课程设计(matlab仿真设计)
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。
双闭环直流调速系统的设计与仿真分析
双闭环直流调速系统的设计与仿真分析摘要：本文简要介绍了双闭环直流调速系统的组成与基本工作原理，并对双闭环转速、直流调速系统设计展开分析论述，阐明了双闭环直流调速系统的模型仿真。
关键词：双闭环;直流调速系统;仿真直流电动机因易于控制，起、制动、运行方便等特征在生活中的应用范围较广。
近年来，经济的增长推动了该调速系统在我国经济市场中的进一步发展，很多高性能高调速设备均需使用该系统（包括直流电力推进、海洋钻机、金属切割机床、纺织、造纸、轧钢、高层电梯、矿山采掘等），设备运行时，对调速系统的性能要求均较高，需弄清双闭环直流调速系统的基本工作原理，并对其进行仿真分析，使其更好为现代经济的发展服务。
1.双闭环直流调速系统组成与工作原理双闭环直流调速系统中有两个调节器，即电流ACR调节器与转速ASR调节器，两种调节器可对系统的电流与设备转速造成影响，若二者串联，且均带输出限幅电路，限幅值依次可为Usim与Ucm。
因调速系统的关键性被控量为转速，因而需将转速负反馈组成的环视作外环，这可让电动机转速无误的跟随给定电压，再将电流负反馈生成的环视作内环，以让设备在最大电流节约下，使得整个转速过渡过程得到最佳控制。
整个双闭环直流调速系统工作原理图如下所示：图1双闭环直流调速系统工作原理从上图中双闭环直流调速系统工作原理图可知，电动机的转速与给定电压之间的关系紧密，且受给定电压影响，调速系统的速度调节器ASR的输入偏差电压即△usr=usn-ufn，ASR的输出电压usi可视作整个调节系统的给定信号，电流调节器的输入偏差电压计算公式即为△ucr=-usi+ufi，ACR的输出电压Uc可视作直流调速系统的控制电压。
在系统运行过程中，若控制电压Uc改变，就可直接影响触发器控制角α与系统运行时的输出电压Udo，进而改变和控制电动机的转速，可自由调节、改变其运行速度[1]。
2.双闭环转速、直流调速系统设计在调速系统中，若要保证转速与电流负反馈均各自发挥相应作用，就应在系统的正确位置处安装两个调节器，用以快速调节转速与电流，并将二者串联。
转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计(专业课程设计报告格式)
专业课程设计报告（级本科）题目：转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计学院：学院专业：班级：姓名：学号：同组同学：设计时间：评定成绩：指导教师：年月大学专业课程设计任务书含给定滤波与反馈滤波的PI 型电流调节器(3)选择电流调节器参数要求%5%≤i σ时，应取5.0=∑i I T K ，因此s K i l I T T 11.1350037.05.0-==∑=于是，013.14005.05.003.01.135=⨯⨯⨯==Ks R K K i Ii βτ。
(4)校验近似条件 要求sci T 31<ω，现ci s s s T ω>=⨯=--111.1960017.03131。
要求l m ci T T 13≥ω，现ci l m s s T T ω<=⨯=--11243.45.011313。
要求oi s ci T T 131≤ω，现ci oi s s s T T ω>=⨯=--118.180002.00017.0131131(5)计算电流调节器电阻和电容 取Ω=k R 400，则Ω=Ω⨯==k k R K R n n 52.4040013.10 取Ω=k R n 40F F R C iii μτ75.0104003.03=⨯==取F μ75.0 F F R T C oi oi μμ2.0101040002.044630=⨯⨯⨯== 取F μ2.0 按照上述参数，电流环可以达到的动态指标为%5%3.4%<=i σ，故满足设计要求。
2.2转速环的设计 (1)确定时间常数电流环等效时间常数为s T i 0074.02=∑。
根据所用发电机纹波情况，取转速滤波时间常数s T on 01.0=。
转速小时间常数近似处理，取s T T T on i n 0174.02=+∑=∑。
(2)选择转速调节器结构按照设计要求，选用PI 调节器，其传递函数为()ss K s W n n nASR ττ1+=含给定滤波与反馈滤波的PI 型转速调节器(3)计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则，取5=h ，则s s hT n n 087.00174.05=⨯=∑=τ222224.3960174.0252621--=⨯⨯=∑+=s s T h h K nN 则 ()7.11174.05.0007.01018.0132.005.0621=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑+=nme n RT h T C h K αβ(4)检验近似条件115.34087.04.396--=⨯==s s K n N cn τω。
模糊自整定PID双闭环直流调速系统建模及仿真分析
模糊自整定PID双闭环直流调速系统建模及仿真分析作者：陈德海潘兴宾来源：《价值工程》2014年第22期摘要：本文章对于工程上常采用的直流调速控制系统，详尽地阐述了双闭环调速系统的PID控制原理，分别对调速系统的电流环、转速环的动态特性、抗干扰特性进行simulink仿真实验。
针对在克服较大扰动和提高系统动态品质的要求，设计了一种基于模糊控制理论的PID 控制器并对调速系统进行仿真实验。
通过与原有PID控制器进行对比，发现基于模糊控制理论的PID控制器可以显著提升控制效果，并且具有非常强的抗干扰特性，快速的系统响应，良好的动态特性等。
Abstract： Aiming at the DC speed regulation system often used in project， this article elaborates the PID control theory of dual-closed loops speed regulation system， and makes the simulink simulation experiment to the dynamic characteristic and anti-interference characteristic of the current loop in speed regulation system. To overcome larger disturbance and improve the dynamic quality of system， this article designs a PID controller based on fuzzy control theory for simulation experiment of speed regulation system. Compared with the original PID controller， PID controller based on fuzzy control theory can greatly improve the control effect， has very strong anti-interference characteristic， fast system response， and good dynamic characteristics.关键词： PID控制；模糊控制；双闭环；直流调速；simulinkKey words： PID control；fuzzy control；double closed loops；DC speed control；simulink中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）22-0057-040 引言直流调速控制因其具有良好的起动、制动性能，在现代化生产中起着重要作用，在轧钢机、矿井卷扬机、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[1]。
双闭环直流调速控制系统仿真模型的建立与分析
作业5：双闭环直流调速控制系统仿真模型的建立与分析
一、模型的建立
从simulink库中找到搭建模型的元件，要用到如下元件：DC-Motor（直流电动机）、AC voltage source（交流电压源）、Universal Bridge（通用桥臂）、Step、PID Controller（PID 控制器）、Tranfser Fcn（传递函数）以及其他一些模块。
搭建好的模型图如图5-1所示。
图5-1 基于电气原理图的双闭环直流调速控制系统模型
二、仿真结果分析
仿真算法选用ode15s，仿真时间为0~10s，其他参数为默认值。
1、设置step参数
①直流电动机空载启动时情况
直流电动机TL端连接常数0. 设置完参数后，进行仿真运行。
点击scope ，查看波形。
下图为电机转速w、转矩Te、电枢电流Ia的波形图。
②直流电机突加负载情况分析
直流电动机TL端连接阶跃信号step1.Step1参数设置如下图所示。
设置完参数后，进行仿真运行。
点击scope ，查看波形。
下图为电机转速w、转矩Te、电枢电流Ia的波形图。
综合以上图形，当给定信号设置为8时，电机速度无论是在空载，还是突加负载情况下都能最终稳定在800rpm 。
我们可以分析得出，设置的转速调节器ASR 、电流调节器ACR 参数基本上能满足闭环控制的稳态精度、系统的快速性也比较良好。
双闭环直流调速系统的设计与仿真毕业设计论文
本科毕业设计（论文）题目：双闭环直流调速系统的设计与仿真研究Graduation Design (Thesis)Design and Simulation of Double Loop DC Motor Control SystemByWu JieSupervised byAssociate Prof. Zhang zhenyanDepartment of Automation EngineeringNanjing Institute of TechnologyMay, 2014摘要为了提高运动控制系统在实际工程中的应用效率，本文介绍了直流调速系统的工程设计方法[1]，利用 MATLAB软件，对直流调速系统进行数学建模和系统仿真的研究。
所给出的仿真方法，可以灵活地调节系统的参数，从而获得理想的设计结果，并对设计出的系统进行分析。
建立调节器工程设计方法所遵循的原则是:1）概念清楚、易懂。
2）计算公式简明、好记。
3）不仅给出参数计算公式，而且指明参数调节方向。
4）能考虑饱和非线性控制的情况，同时给出简单的计算公式。
5）适合于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统[2]。
由于这个课题相对简单，我在里面加入了相关性的内容以丰富本课题的广度和深度。
在本设计中，我加入了三种简单的单闭环直流调速系统，并且通过对它们进行仿真分析，比较找出了它们的不足之处，从而更明显地体现了双闭环直流调速系统的优越性。
并且通过对两种典型的双闭环直流调速系统进行仿真分析，从而更好地理解和运用双闭环直流调速系统[3]。
关键词：直流电动机；双闭环调速；MATLAB；仿真；直流调速系统；直流脉宽调制；工程设计方法ABSTRACTIn order to raise application efficiency of the motion control system in actual project ,this article discussed the engineering design methods of the speed-governing system of DC motor. The mathematical modeling and system simulation of direct current governor system are researched by means of MATLAB platform . The simulation method can adjust the system controller parameters flexibly, so as to achieve the ideal design results, and the design of the system are analyzed.A controller design method is the principles of:（1）The concept of clear, easy to understand.（2）Simple formula, easy to remember.（3）Not only gives the parameter calculation formula, and indicates the parameter adjustment direction.（4）Can consider the saturation nonlinear control, and gives a simple formula.（5）Suitable for all kinds of feedback control systems can be simplified into a typical system.Because this subject is relatively simple, I joined the correlation content inside to enrich the breadth and depth of the subject. In this design, I added three simple single loop DC speed regulation system, and then analyze them, compared to find their deficiencies, and thus more clearly showed the superiority of double closed loop DC speed regulating system. And through the simulation analysis of two kinds of typical double loop DC speed control system, so as to better understand and use the double loop DC speed control system.Keywords: DC motor, double closed loop，MATLAB，Simulation，V-M，PWM-M，The engineering design method目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 直流调速系统国内外研究现状 (1)1.3 研究双闭环直流调速系统的意义 (2)1.4 论文的主要研究内容 (2)第二章仿真软件以及相关硬件简介 (3)2.1 MATLAB/Simulink仿真平台 (3)2.2 仿真的数值算法 (3)2.3 工程设计法 (4)2.4 直流电动机 (4)第三章简单闭环调速系统的设计与仿真 (5)3.1 单闭环有静差转速负反馈调速系统的设计与仿真 (5)3.2 单闭环无静差转速负反馈调速系统的设计与仿真 (11)3.3 带电流截止负反馈的转速反馈系统的设计与仿真 (13)3.4 简单闭环调速系统的优缺点比较 (15)第四章转速、电流双闭环直流调速系统的设计与仿真 (17)4.1 转速、电流双闭环调速系统的设计与仿真 (17)4.2 V-M直流调速系统的设计与仿真 (19)4.3 PWM-M直流调速系统的设计与仿真 (26)第五章总结与展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论1.1 课题研究背景在现代化的工业生产过程中，许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能[4]。
双闭环直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真基于直流电动机调速系统的研究
双闭环直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真基于直流电动机调速系统的研究摘要：本文研究了双闭环直流电动机调速系统的设计及MATLAB仿真。
首先介绍了直流电动机调速系统的基本原理，然后通过建立数学模型，设计了双闭环调速系统的控制器，并利用MATLAB进行了系统的仿真实验。
仿真结果表明，双闭环调速系统能够有效地提高电动机的调速性能，使其在不同负载条件下保持稳定的转速。
关键词：双闭环调速系统、直流电动机、MATLAB仿真1.引言直流电动机调速系统是工业自动化控制中的常用控制系统之一、它广泛应用于机械设备、工业生产线以及交通运输等领域。
传统的直流电动机调速系统采用单闭环控制，其调速性能较差，对负载扰动不敏感。
因此，研究双闭环直流电动机调速系统，对于提高电动机的调速性能具有重要意义。
2.直流电动机调速系统设计原理直流电动机调速系统是通过调节电源电压或者改变电动机绕组的接线方式来实现。
系统主要由电动机、控制器以及反馈元件组成。
在传统的单闭环调速系统中，控制器根据电机的转速反馈信号与给定的转速信号之差，产生输出信号控制电机的转速。
然而，单闭环调速系统对负载扰动不敏感，容易出现转速不稳定等问题。
双闭环调速系统是在传统的单闭环调速系统的基础上增加了一个速度环，用于对电机的速度进行闭环控制。
速度环通过调节电机的输出力矩，实现对电机转速的调节。
双闭环调速系统可以及时调整电机输出力矩，使电机在负载扰动下保持稳定的转速。
3.双闭环直流电动机调速系统的控制器设计双闭环直流电动机调速系统的控制器主要由速度环控制器和电流环控制器组成。
速度环控制器根据速度反馈信号与给定的速度信号之差，产生电压控制信号，用于控制电机的输出力矩。
电流环控制器根据电流反馈信号与给定的电流信号之差，产生电压控制信号，用于控制电机的转矩。
具体的控制器设计需要根据电机的数学模型和系统性能要求进行。
4.MATLAB仿真实验本文利用MATLAB软件对双闭环直流电动机调速系统进行了仿真实验。
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。
运动控制系统双闭环直流调速系统仿真课程论文
本科生课程论文课程名称运动控制系统学院机自学院专业电气工程及其自动化毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
“双闭环控制直流电动机调速系统”数字仿真实验
“双闭环控制直流电动机调速系统”数字仿真实验24、SIMULINK建模我们借助SIMULINK，根据上节理论计算得到的参数，可得双闭环调速系统的动态结构图如下所示：图7 双闭环调速系统的动态结构图（1）系统动态结构的simulink建模①启动计算机，进入MATLAB系统检查计算机电源是否已经连接，插座开关是否打开，确定计算机已接通，按下计算机电压按钮，打开显示器开关，启动计算机。
打开Windows开始菜单，选择程序，选择MATAB6.5.1，选择并点击MATAB6.5.1，启动MATAB程序，如图8，点击后得到下图9：图8选择MATAB程序图9 MATAB6.5.1界面点击smulink 中的continuous,选择transfor Fc n（传递函数）就可以编辑系统的传递函数模型了，如图10。
图10 smulink界面②系统设置选择smulink界面左上角的白色图标既建立了一个新的simulink模型，系统地仿真与验证将在这个新模型中完成，可以看到在simulink目录下还有很多的子目录，里面有许多我们这个仿真实验中要用的模块，这里不再一一介绍，自介绍最重要的传递函数模块的设置，其他所需模块参数的摄制过程与之类似。
将transfor Fc n（传递函数）模块用鼠标左键拖入新模型后双击transfor Fc n（传递函数）模块得到图11，开始编辑此模块的属性。
图11参数表与模型建立参数对话栏第一和第二项就是我们需要设置的传递函数的分子与分母，如我们需要设置电流环的控制器的传递函数：0.01810.0181()0.2920.0180.062ACR s s W s s s++=⋅=，这在对话栏的第一栏写如：[0.018 1]，第二栏为：[0.062 0]。
点击OK ，参数设置完成。
如图12。
图12传递函数参数设置设置完所有模块的参数后将模块连接起来既得到图7所示的系统仿真模型。
在这里需要注意的是，当我们按照理论设计的仿真模型得到的实验波形与理想的波形有很大的出入。
直流电动机双闭环控制系统的设计仿真毕业设计(Word最新版)
直流电动机双闭环限制系统的设计仿真毕业设计通过整理的直流电动机双闭环限制系统的设计仿真毕业设计相关文档，渴望对大家有所扶植，感谢观看！摘要传统的直流电机始终在电机驱动系统中占据主导地位，但由于其本身固有的机械换向器和电刷导致电机容量有限、噪音大和牢靠性不高，因而迫使人们探究低噪音、高效率并且大容量的驱动电机。
随着电力电子技术和微限制技术的迅猛发展成熟起来的直流无刷电机具有体积小、重量轻、效率高、噪音低、容量大且牢靠性高的特点，从而使其极有渴望代替传统的直流电机成为电机驱动系统的主流。
首先，从电机本体和限制角度动身，阐述了直流无刷电机在实际应用中须要解决的关键性问题：电磁转矩脉动。
具体分析了电磁转矩脉动产生的各种缘由，特殊是分析了相电流换向所产生的纹波转矩脉动。
其次，本文对无刷直流电动机的工作原理进行了详尽的分析，建立了三相无刷直流电动机的数学模型。
并利用MATLAB ／SIMULINK软件建立了三相无刷直流电动机的限制系统仿真模型。
仿真模型采样的是电机限制系统中常用的双环系统(转速一电流双闭环限制)。
为了提高系统的静动态特性，转速外环接受PI调整器，电流内环接受PI调整器。
转子位置通过直流无刷电机感应电势检溺，仿真结果表明白该仿真模型限制系统与理论分析完全吻合，从而证明白模型的有效性。
然后，初步设计了伺服系统的原理图。
以PID限制器作为整个限制电路的核心，一台40w的直流无刷电机作为被控对象，完成了伺服系统的转速限制。
最终，对将来的工作赐予了展望，并对全文的内容进行了总结。
关键词：无刷直流电动机；转矩脉动；PID限制器Abstract Conventional DC motor always takes up dominant position in driving system，butits inherent mechanical commutator and brush bring on limited capability，low reliability and big noise．These shortcoming necessitate US to develope lower noise，high efficiency and big capability driving motor．With the development of the power electronicsand micro—control technique，permanent—magnet brushless DC motor possesses small volume，light weight，high efficiency，low noise，big capability and reliability，so it is hopeful to become main motor in drive system．Fuzzy controller has the advantage of robust trait and strong anti-jamming merit．First，from the point of view of motor and control，the paper expounds all kinds of cause of brushless dc motor’s ripple toque．Especially，analyzes the cause of commutation ripple torque．Second，mathematical model is presented based on the the operating principle of BLDCM，which is analyzed in detail．This paper introduces software matlab／simulink and how to use it．Simulation model of three—phase BLDCM is set up and performed．The controlsystem is virtually a dual closed—loop system with current controller’s inner loop and speed controller as outer loop．speed controller adopts fuzzy。
“双闭环控制直流电动机调速系统”数字仿真实验
“双闭环控制直流电动机调速系统”数字仿真实验一、引言1.直流电机调速系统概述直流电机调速系统在现代化工业生产中已经得到广泛应用。
直流电动机具有良好的起、制动性能和调速性能，易于在大范围内平滑调速，且调速后的效率很高。
直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压、励磁磁通和电枢回路电阻来调速。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢电压方式为最好，调压调速是调速系统的主要调速方式。
直流调压调速需要有专门的可控直流电源给直流电动机，随着电力电子的迅速发展，直流调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管，将晶闸管的单向导电性与相位控制原理相结合,构成可控直流电源,以实现电枢端电压的平滑调节。
本实验的题目是双闭环直流电机调速系统设计。
采用静止式可控整流器即改革后的晶闸管—电动机调速系统作为调节电枢供电电压需要的可控直流电源。
由于开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，但是许多需要调速的生产机械常常对静差率有要求则采用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。
如果对系统的动态性能要求较高，则单闭环系统就难以满足需要。
而转速、电流双闭环直流调节系统采用PI调节器可以获得无静差；构成的滞后校正，可以保证稳态精度；虽快速性的限制来换取系统稳定的，但是电路较简单。
所以双闭环直流调速是性能很好、应用最广的直流调速系统。
转速、电流双闭环控制直流调速系统根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。
基于实验题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。
本实验的重点是设计直流电动机调速控制器电路，实验采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。
为了实现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，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。
这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
双闭环控制的直流调速系统的仿真设计
双闭环控制的直流调速系统的仿真设计摘要：本文详细讨论了直流电机调速系统的工程设计方法。
基于直流电机基本方程，建立了直流电机转速、电流双闭环调速系统数学模型，给出了系统动态结构图并进行了仿真研究，仿真结果验证了控制方案的合理性。
关键词：转速环；电流环；PI控制器；SIMULINK仿真0 前言直流调速是现代电力电子拖动自动控制系统中发展较早的技术。
在20世纪60年代，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。
七十年代以来，国内外在电气传动领域里，大量地采用“晶闸管整流电动机调速”技术。
尽管当今功率半导体变流技术已有了突飞猛进的发展，但是晶闸管整流调速系统在工业生产中的应用量还是占有相当大的比重。
尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术技术越趋成熟，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。
但是直流电动机调速调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。
在当今社会，仿真技术已经成为分析、研究各种系统尤其是复杂系统的重要工具，为了简便工程设计和解决设计中可能出现的问题，利用Matlab中SIMULINK实用工具对直流电动机的双闭环调速系统进行仿真和系统分析就成为我们今天急需探讨的课题。
1双环控制的直流调速系统的设计1.1 转速、电流双闭环调速系统的原理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,二者之间实行串联连接。
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,转速调节环在外边,叫做外环,这样就形了转速、电流双闭环调速系统。
调速系统原理见图1 所示。
图1 转速、电流双闭坏调速系统原理图在单闭环调速系统动态数学模型的基础上，考虑双闭环控制的结构,可绘出双闭环调速系统的动态结构图，如图2 所示。
直流双闭环调速系统(论文)
目录摘要 (2)关键词 (2)１引言 (2)２双闭环调速系统的原理 (3)３双闭环调速系统的优点．．． (4)４转速、电流双闭环控制系统． (5)５电流环与转速环的设计．．．．．．．．．． (8)６双闭环调速系统在Simulink环境下的仿真 (13)７小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16参考文献 (17)基于MATLAB的双闭环直流调速系统设计(电子电气自动化专业，0732班，夏晓斌)摘要：本文介绍了基于工程设计对直流调速系统的设计，根据直流调速双闭环控制系统的工作原理，设计了基于PID控制的转速控制环和电流控制环。
详细分析了系统的起动过程及参数设计，运用Simulink对直流电动机双闭环调速系统进行数学建模和系统仿真。
根据仿真结果分析该调速系统满足我们的设计要求。
关键词：双闭环控制系统；Simulink；电流控制环；转速控制环；1.引言调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。
目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。
早在20世纪40年代采用的是发电机－电动机系统，又称放大机控制的发电机－电动机组系统。
这种系统在40年代广泛应用，但是它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等，特别是至少要包含两台与被调速电机容量相同的电机。
为了克服这些缺点，50年代开始使用水银整流器作为可控变流装置。
这种系统缺点也很明显，主要是污染环境，危害人体健康。
50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。
晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。
近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。
直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。
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。
双闭环直流调速系统设计及仿真
双闭环直流调速系统设计及仿真———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期：1绪论直流调速是现代电力拖动自动控制系统中开展较早的技术。
在20世纪60年代，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。
尽管目前交流调速的迅速开展，交流调速技术越趋成熟，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送。
但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反响控制理论根底上的直流调速原理也是交流调速控制的根底[1]。
现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但根本控制原理有其共性。
对于那些在实际调试过程中存在很大风险或实验费用昂贵的系统，一般不允许对设计好的系统直接进展实验。
然而没有经过实验研究是不能将设计好的系统直接放到生产实际中去的。
因此就必须对其进展模拟实验研究。
当然有些情况下可以构造一套物理装置进展实验，但这种方法十分费时而且费用又高，而且在有的情况下物理模拟几乎是不可能的。
近年来随着计算机的迅速开展，采用计算机对控制系统进展数学仿真的方法已被人们采纳。
但是长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法。
以使系统模型等为计算机所承受，然后再编制成计算机程序，并在计算机上运行。
因此产生了各种仿真算法和仿真软件[2]。
由于对模型建立和仿真实验研究较少，因此建模通常需要很长时间，同时仿真结果的分析也必须依赖有关专家，而对决策者缺乏直接的指导，这样就大大阻碍了仿真技术的推广应用。
MATLAB提供动态系统仿真工具Simulink，那么是众多仿真软件中最强大、最优秀、最容易使用的一种。
它有效的解决了以上仿真技术中的问题。
双闭环直流调速系统仿真设计(1)
本科毕业设计说明书（题目：双闭环直流调速系统仿真摘要直流电动机具有良好的起制动性能，易于在广泛范围内平滑调速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。
本文介绍了双闭环直流调速系统的原理，并通过试验的方法获得双闭环直流调速系统的各项参数，采用的直流双闭环调速系统的设计是从内环到外环，即先设计好电流环后将其等效成速度环中的一个环节，再对速度环进行设计。
采用工程设计方法对双闭环直流调速系统进行辅助设计，选择调节器结构，进行参数计算和近似校验。
在MATLAB中建立仿真模型，最后采用MATLAB中的Power System工具箱对所设计的系统进行仿真,得到了比较理想的运行曲线。
分析转速和电流的仿真波形，并进行调试，使双闭环直流调速系统趋于完善、合理。
关键词:调节器;双闭环直流调速系统;Matlab仿真AbstractThe direct current electric motor has the good braking quality, easy in widespread scope smooth velocity modulation, in needed in the domain which the high performance controllable electric power drove to obtain the widespread application.This paper introduces the Double Closed-loop DC SR System’s Principle. And passing the test method Access the Double Closed-loop DC SR System Parameters. Design from the inner to outer loop First design of the Central Current loop will be equivalent to the speed loop of a ring link, design Central to further speed loop. engineering design method for dual closed loop speed control system for DC-aided design, choice of device structure, parameter calibration and approximate calculation. it uses the Power System toolbox in the MATLAB to the system which designs to carry on the simulation，and obtain the satisfactory operation curve. Analysis of the speed and current waveform simulation, and debugging, so that the Double Closed-loop DC SR System perfect, reasonable.Keywords:Regulator; Double Closed-loop DC SR System; Matlab simulation目录引言 .......................................................................................................... - 1 - 第一章调速系统与MATLAB概述.............................................................. - 2 -1.1 运动控制系统概述 ........................................................................ - 2 -1.2 直流调速控制技术发展概况.......................................................... - 2 -1.3 控制系统的计算机仿真................................................................. - 3 -1.4 MATLAB简介 .............................................................................. - 4 -1.4.1 MATLAB的优势与特点 ...................................................... - 4 -1.4.2 MATLAB的Simulink简介.................................................. - 4 -1.5 本设计主要内容............................................................................ - 5 - 第二章双闭环直流调速系统原理及参数的测定.......................................... - 6 -2.1双闭环直流调速系统的组成和工作原理........................................... - 6 -2.1.1双闭环直流调速系统工作原理及原理图................................. - 6 -2.1.2双闭环直流调速系统动态结构图 ........................................... - 7 -2.2双闭环直流调速系统参数的测定 ..................................................... - 7 -2.2.1参数测定试验的系统组成和工作原理 .................................... - 7 - 第三章电流环与转速环的设计................................................................. - 15 -3.1电流环的设计................................................................................ - 15 -3.1.1电流环的动态结构图 ........................................................... - 15 -3.2转速调节器的设计......................................................................... - 17 -第四章双闭环直流调速系统MATLAB仿真 ............................................. - 21 -4.1双闭环直流调速系统的建模 .......................................................... - 21 -4.1.1双闭环直流调速系统的仿真模型 ......................................... - 21 -4.1.2双闭环直流调速系统仿真模型中的参数设置........................ - 21 -4.2系统的仿真、仿真结果的输出....................................................... - 25 -4.3仿真结果分析................................................................................ - 26 - 结论 ...................................................................................................... - 27 - 参考文献................................................................................................... - 28 - 谢辞 ...................................................................................................... - 29 -引言本文采用的直流双闭环调速系统的设计是从内环到外环，即先设计好电流环后将其等效成速度环中的一个环节，再对速度环进行设计。
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目录中文摘要 (1)Abstract: (1)一、绪论 (2)1、课题背景 (2)2、课题完成的主要工作 (2)二、课题相关的基本理论 (3)1.PID控制 (3)2、模糊控制 (3)（1）模糊集合论 (3)（2）模糊控制的基本理论 (4)（3）模糊控制系统基本结构 (4)（4）模糊控制器的组成 (5)3、双闭环直流调速系统 (5)（1）双闭环直流调速系统的组成 (5)（2）动静态特点 (6)三、模糊控制双闭环直流调速系统建模 (7)1、设计任务 (7)2、系统总体结构 (8)3、建立仿真模型的基本操作 (8)4、一维模糊控制双闭环直流调速系统MATLAB仿真模型 (12)（1）一维模糊转速调节器和电流调节器的仿真模型 (12)（2）一维模糊控制器规则表 (15)（3）一维模糊推理系统的编辑 (15)（4）一维模糊控制双闭环直流调速系统仿真模型 (18)5、二维模糊控制双闭环直流调速系统MATLAB仿真模型 (19)（1）二维模糊转速调节器和电流调节器的仿真模型 (19)（2）二维模糊控制器规则表 (20)（3）二维模糊推理系统的编辑 (21)（4）二维模糊控制双闭环直流调速系统的仿真模型 (24)四、仿真及结果分析 (25)1、传统PI控制双闭环调速系统的仿真模型 (25)（1）传统PI控制双闭环调速系统的仿真模型 (25)（2）仿真模型的运行 (26)2、仿真及结果对比分析 (26)（1）被控对象参数改变前的仿真及分析 (26)（2）被控对象参数改变后的仿真及分析 (29)五、总结 (31)致谢 (31)参考文献 (32)双闭环模糊控制直流调速系统仿真模型设计中文摘要：该设计以传统PID控制器和模糊控制理论为基础，以双闭环直流调速系统为控制对象，然后利用Matlab 2010b仿真软件对双闭环模糊控制直流调速系统进行仿真，并通过仿真结果分析模糊控制双闭环直流调速系统比传统PI 控制双闭环直流调速系统优势。
该文先对课题背景和控制理论做了一个简单的说明，然后详细介绍了一维模糊控制双闭环直流调速系统仿真模型和二维模糊控制双闭环直流调速系统仿真模型的建立，其中包括他们的子模型的建立，特别是FIS编辑器对模糊系统的编辑、运行等。
最后对仿真结果进行了简单的分析。
关键词：Matlab 2010b;模糊控制器;FIS编辑器Abstract: The design of the traditional PID controller and fuzzy control theory based, double-loop DC speed control system for the control of the object, and then use Matlab 2010b simulation software for double-loop DC speed control system of fuzzy control simulation, and analysis of simulation results Fuzzy Control double-loop DC speed than conventional PI control system double-loop DC speed control system advantage. The background paper on the subject and control theory first made a simple explanation, and then introduces the one-dimensional fuzzy control double-loop DC speed control system simulation model and two-dimensional fuzzy control double-loop motor control system simulation model to build, including build their sub-models, especially FIS editor of fuzzy systems, running and so on. Finally。
Keywords: Matlab 2010b；fuzzy controller；FIS Editor一、绪论1、课题背景作为电能与机械能之间的能量变换机构，电力传动装置在工农业生产装备与民用生活设施中的应用越来越广泛。
随着这些装备自动化、智能化的发展，对电力传动机构自动调速功能的要求越来越高。
根据拖动源（电动机）的不同，自动调速系统一般分为直流电动机调速系统和交流电动机调速系统两大类。
由于交流电机具有结构简单等许多优点，但其动态数学模型复杂，控制难度大，虽然随着一些先进交流控制技术的发展使交流调速的性能逐步提高，但目前还不能达到直流调速的性能，而直流电动机的数学模型简单，控制电枢电压即代表控制转矩，从而具有优良的调速性能，到目前为止仍然是调速系统的重要形式，至今在高级数控机床、地铁电力牵引机车等需要高调速性能的拖动领域仍有非常广泛的应用。
由于单闭环直流系统不能充分按照理想要求控制电动机的电磁转矩，因而不能实现允许的最大加速度下快速升速、制动等应用要求，而对于可逆轧钢机等需要频繁正反转工作的调速系统，减少起制动时间是提高生产效率的重要保障之一。
为了实现恒流升速，常在转速环内添加电流环构成双闭环调速系统。
双闭环调速系统的一个缺点是起动转速超调，解决的一个方法是给系统加转速微分负反馈。
转速给定与转速负反馈的偏差经过速度调节器生成内环电流指令。
内环电流指令与反馈电流构成内环，电流偏差信号作为晶闸管脉冲触发生成装置的输入信号，后与开环电路相同。
传统的控制理论都建立在被控对象精确模型(传递函数和状态方程)的基础上，而对一些复杂的系统，建立其数学模型是非常困难的，有时甚至是不可能的，也就无法用系统控制方法实现自动控制，但由人工控制却做的比较好。
模糊控制正是总结了操作人员的经验并形成语言规则，然后运用模糊集合论模拟操作人员的操作和决策，从而实现自动控制的。
2、课题完成的主要工作在分析直流拖动系统的控制原理和方法的基础上，完成了一个双闭环直流调速系统控制器模糊控制仿真及结果分析。
1）对给定的系统，在分析模糊控制原理的基础上，进行基于模糊控制的速度调节器算法设计：其中包括控制参数的确定、控制器输入量的模糊化与去模糊化、模糊控制规则、总体调节流程设计等。
2)主要对一维模糊控制双闭环直流调速系统仿真模型和二维模糊控制双闭环直流调速系统仿真模型的建立过程进行了详细说明。
3)进行仿真，并对结果进行了简要分析。
二、课题相关的基本理论1.PID控制由比例、积分、微分控制构成的控制器主要有PI控制器、PD控制器、PID 控制器，他们统称PID控制器。
PID控制器具有结构简单、稳定可靠等优点，因而成为工业控制的主要技术之一，在实际的工程应用中应用的非常广泛。
在具体应用中，一般可采用工程整定法来确定和设计PID控制器的具体结构和参数。
但当不能得到精确的控制对象的模型或系统参数的情况下，PID控制器的具体结构和参数往往需要依靠经验和实地调试来确定。
2、模糊控制（1）模糊集合论1965年，美国加州大学的教授L.A.Zadeh在其发表的著名论文《Fuzzy Sets》中第一个提出用“隶属函数”来定量描述模糊集合理论，因此奠定了模糊数学的基础。
模糊集合论自提出以来，发展十分快速，并且在许多领域中都有广泛应用。
最早获得应用成果的是英国的E.H.Mamdanl教授，他在1974年第一次将模糊逻辑应用到蒸汽发动机的压力和速度控制中，并获得了比常规PID控制更加好的结果，开创了模糊控制理论在工程应用上的先河。
1980年英国的I.G.Umbers也成功地将模糊控制理论应用到水泥窑的自动控制中，为模糊理论的实际应用开辟了崭新的道路。
从此以后，模糊集合论得到了迅速发展。
模糊控制是一种先进的非线性智能控制方法，它提供了一条将人的控制经验以及推理过程融入自动控制的便捷途径。
模糊控制以模糊数学为基础理论,用比较简单的推理规则将人的判断、推理与决策过程等经验知识直接表达出来,非常适合于难以获得精确数学模型的控制对象的控制,在自动控制领域,特别是一些非线性的时变系统、大滞后系统中得到了广泛的应用。
实现一个优秀模糊控制器的关键是建立能真实反映控制对象的响应特性的模糊控制规则表，而这往往需要扎实的技术知识和实践经验为基础。
（3）模糊控制系统基本结构模糊控制系统如图2.1所示，主要由模糊控制器和被控对象组成，其中模糊控制器是其核心部分。
模糊控制算法的实现可以概括为以下4个步骤：1）根据当前采样，得到e和ec，并将其作为模糊控制器输入；2）将输入变量e和ec的精确值变为模糊量E和EC。
3）根据输入量E和EC及模糊控制规则，按模糊推理合成计算出控制量U(模糊量)。
4）将控制量U反模糊化得到精确的控制量u。
图2.1 模糊控制系统基本结构模糊控制器主要由以下4部分组成。
1）精确量的模糊化这部分的作用是将输入的精确量转换为模糊量。
根据精确量实际变化范围[a,b],合理选择模糊变量的论域为[-n,n],通过量化因子k=2n/(b-a),将其转换成若干等级的离散论域，比如7个等级为{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，简写为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB};利用知识库中确定的模糊子集隶属函数（常用的有三角形、梯形、钟形、S形、Z形等），得到精确输入量的模糊量，然后用相应的模糊集合表示。
2）知识库知识库通常由数据库和规则库两部分组成。
3)模糊推理模糊推理是模糊控制器的核心，是采用模糊逻辑由给定的输入模糊量到输出模糊量的映射过程。
考虑如图1所示的模糊控制器，设模糊规则库由如下n条规则组成。
Ri：if E is Ai and EC is Bi then U is Ci, i=1,2,···，n式中，E和EC为输入语言变量，U为输出语言变量；Ai、Bi和Ci分别是E、EC和U在其论域上的语言变量值（即模糊集合）。
4）输出量的反模糊化由以上模糊推理得到的模糊量U=C’，要将其用于实际控制中，必须先将其转换成清晰量，这个过程即为输出量的反模糊化。
常见的反模糊方法有最大隶属度法、区域重心法、区域二分法等。
3、双闭环直流调速系统（1）双闭环直流调速系统的组成如图2.2所示，双环系统中设置了两个调节器，即转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR），它们分别处于系统的转速环（外环，主环）和电流环（内环，副环）内，以实现对转速和电流的调节。