双闭环直流调速系统的一种新型速度调节器

双闭环可逆直流调速系统讲解

摘要本文以控制系统的传递函数为基础，采用工程设计方法对最常用的转速、电流双闭环调速系统进行设计，并用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。

首先对双闭环直流调速系统采用常规PID控制进行设计，电流调节器和转速调节器都采用了PID控制器，并分别对电流环和转速环的动态性能和抗扰动性能进行了仿真分析。

其次，由于转速调节器起主要作用，所以对转速环采用模糊控制，并设计了模糊控制器，对双闭环直流调速系统进行仿真分析，并与常规PID 控制进行了对比，仿真结果表明，模糊控制有良好的动态特性，很强的抗干扰能力。

关键词：直流调速PID控制模糊控制系统仿真目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2直流调速系统的国内外研究概况 (1)1.4研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (2)2 直流电机双闭环调速系统 (3)2.1直流电动机的起动与调速 (3)2.2直流调速系统的性能指标 (8)2.3双闭环直流调速系统的组成 (12)2.4 直流他励电动机的数学模型 (13)2.5可控硅整流装置的数学模型 (15)2.6本章小结 (16)3 常规PID控制双闭环直流调速系统的设计 (17)3.1双闭环调速系统的工程设计方法 (17)3.2双闭环直流调速系统的设计 (20)3.3设计实例 (25)3.4Matlab仿真 (30)3.5仿真结果分析 (33)3.6本章小结 (33)4结论 (34)1 绪论1.1课题研究背景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。

就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。

然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术，在实际的拖动控制系统中，由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变，而是在某些具体场合会随工况发生改变；与此同时，电机作为被控对象是非线性的，很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。

双闭环直流调速系统

综述采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。

但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统的动态性能就难以满足需要。

这主要是以为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。

为此本文提出一种将神经网络理论结合传统PID控制机理，构成单神经元PID控制器，并应用于直流调速系统。

通过在线边学习边控制的方式，解决了传统PID的不足，实现了调速系统的快速过程实时在线控制要求。

仿真结果表明，这控制方法具有良好的自适性，且系统鲁棒性优于传统双闭环控制。

1双闭环直流调速系统简介1.1 单闭环系统的劣势采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统（以下简称单闭环系统）可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。

但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统的动态性能就难以满足需要。

这主要是以为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。

在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但是它只能在超过临界电流Idcr值以后，靠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机的动态波形。

带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统启动和转速波形如图1-1（a）所示，启动电流突破Idr以后，受电流负反馈的作用，电流只能升高一点，经过某一最大值Idr以后就降了下来，电机的电磁转矩也随之减小，因而加速过程必须延长。

对于经常正、反转的调速系统，例如龙门刨床，可逆轧钢机等，尽量缩短起制动过程的时间是提高生产效率的重要因素。

为此，在惦记最大准许电流和转矩受限制的条件下，应该充分利用电机的过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为准许最大值，使电力拖动系统以最大的加速度起动，到稳态转速时，立即让电流降下来，使转矩马上与负载平衡，从而转入稳态运行。

这样的理想起动过程波形如图1-1（b）所示，这时，起动电流是方形波，转速按线性增长。

双闭环直流调速系统电路原理

双闭环直流调速系统电路原理
一、双闭环直流调速系统简介
双闭环直流调速系统，通常称为DCS，是一种用于控制和调节电动机
转速的电子系统，它能够准确地检测电机的转速，以调整电机驱动器输出
功率，并为电机提供良好的调节性能、低噪声、低抖动和优异的精度。

它
通常由稳态调节器、反馈传感器、控制器、执行器等组成。

双闭环直流速系统，具有以下几个电路：1.平衡节回路：由半桥变流器、电流变换器、电流放大器、PID控制器、可变阻器等组成，以实现基
于比例环节的节；2.电压控制回路：由可前置增益电路、放大器、变速器、可谐滤波器以及PID控制器组成，以实现节；3.转矩控制回路：由电阻模块、电容模块、放大器和可谐滤波器组成，以实现节；4.转速控制回路：
由反馈传感器、放大器、可谐滤波器和PID控制器组成，以实现节；5.电
流控制回路：由电流放大器和可谐滤波器组成，以实现节；6.位置控制回路：由反馈传感器、放大器，可谐滤波器和专用控制器组成，以实现节；7.整回路：由电位器。

双闭环直流调速系统ACR设计

双闭环直流调速系统ACR设计双闭环直流调速系统（ACR）是一种使用两个反馈环来控制直流电机转速的系统。

其中一个环，被称为速度环（内环），用来控制电机的速度；另一个环，被称为电流环（外环），用来控制电机的电流。

ACR系统能够提供更精确的转速控制，同时能够保护电机免受过流和过载的损坏。

ACR系统的设计首先需要确定控制器的参数。

其中，内环控制器的参数包括比例增益（Kp）和积分时间（Ti）；外环控制器的参数包括比例增益（Kp）和积分时间（Ti）。

这些参数需要根据实际系统的需求来选择，可以通过试验和调整来获得最佳参数。

在内环控制器中，比例增益决定了速度误差与输出调节器输入信号之间的比例关系，即输出调节器的输出值与速度误差的乘积。

积分时间决定了对速度误差的积分时间长度，即速度误差累计值。

在外环控制器中，比例增益决定了电流误差与输出调节器输入信号之间的比例关系，即输出调节器的输出值与电流误差的乘积。

积分时间决定了对电流误差的积分时间长度，即电流误差累计值。

ACR系统的设计还需要确定速度传感器和电流传感器的类型和位置。

速度传感器用于测量电机的转速，可以选择编码器、霍尔传感器等；电流传感器用于测量电机的电流，可以选择霍尔传感器、感应电流传感器等。

这些传感器需要合理安装在电机上，以确保准确测量电机的转速和电流。

在系统工作时，ACR系统通过测量电机的转速和电流，并与设定值进行比较，计算得到速度误差和电流误差。

然后，内环控制器根据速度误差来产生控制信号，控制电机的速度接近设定值；外环控制器根据电流误差来产生控制信号，控制电机的电流接近设定值。

这些控制信号通过功率放大器输出到电机，实现对电机速度和电流的控制。

ACR系统的设计需要考虑诸多因素，如电机的负载特性、速度和电流的响应时间、系统的稳定性等。

通过合理选择控制器的参数和传感器的类型和位置，采取适当的控制策略，可以实现高精度、高效率的直流电机调速系统。

双闭环调速系统简介

双闭环调速系统简介摘要:双闭环是直流调速系统的基本结构形式,是一种多环结构,其中很多方面都代表着多环控制系统的一般规律,可以推广到其他的多环系统,外环是决定系统主要性质的基本控制环,内环可以对本环的被控制量实行限制和保护,并对环内的扰动实现及时调节,改造被本环所包围的控制对象,使之更有利于外环的控制。

关键词:双闭环调速1 双闭环调速的定义速度和电流双闭环直流调速系统(简称双闭环调速系统)是由电流和转速两个调节器进行综合调节的,可获得良好的静、动态性能。

双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制,由于调速系统调节的主要参量是转速,故转速环作为主环放在外面,而电流环作为副环放在里面,可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。

2 双闭环调速系统2.1 双闭环调速系统结构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,如图1所示。

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电力电子变换器UPE。

从闭环结构上看,电流环在里面,称作内环;转速环在外边,称作外环。

这就形成了转速、电流双闭环调速系统。

调节ASR限度器和ACR限度器,可得电流,转速双闭环调速系统电流和转速波形分别如图2、图3所示。

由此可得:双闭环调速系统采用PI调节规律,它不同于P调节器的输出量总是正比与其输入量,PI调节器它的输出量在动态过程中决定于输入量的积分,到达稳态时,输入为零,输出的稳态值与输入无关,是由它后面的环节的需要来决定的。

经过多次的调节我们可以得到限度器相关的参数的调节规律。

限度值越大上升时间tr越小,限幅值越小上升时间tr越大;同时tr 值越大,超调越小;tr值越小,超调越大。

2.2 双闭环调速系统特征双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制,由于调速系统调节的主要参量是转速,故转速环作为主环放在外面,而电流环作为副环放在里面,可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。

双闭环可逆直流调速系统讲解

摘要本文以控制系统的传递函数为基础，采用工程设计方法对最常用的转速、电流双闭环调速系统进行设计，并用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。

首先对双闭环直流调速系统采用常规PID控制进行设计，电流调节器和转速调节器都采用了PID控制器，并分别对电流环和转速环的动态性能和抗扰动性能进行了仿真分析。

其次，由于转速调节器起主要作用，所以对转速环采用模糊控制，并设计了模糊控制器，对双闭环直流调速系统进行仿真分析，并与常规PID 控制进行了对比，仿真结果表明，模糊控制有良好的动态特性，很强的抗干扰能力。

关键词：直流调速PID控制模糊控制系统仿真目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2直流调速系统的国内外研究概况 (1)1.4研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (2)2 直流电机双闭环调速系统 (3)2.1直流电动机的起动与调速 (3)2.2直流调速系统的性能指标 (8)2.3双闭环直流调速系统的组成 (12)2.4 直流他励电动机的数学模型 (13)2.5可控硅整流装置的数学模型 (15)2.6本章小结 (16)3 常规PID控制双闭环直流调速系统的设计 (17)3.1双闭环调速系统的工程设计方法 (17)3.2双闭环直流调速系统的设计 (20)3.3设计实例 (25)3.4Matlab仿真 (30)3.5仿真结果分析 (33)3.6本章小结 (33)4结论 (34)1 绪论1.1课题研究背景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。

就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。

然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术，在实际的拖动控制系统中，由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变，而是在某些具体场合会随工况发生改变；与此同时，电机作为被控对象是非线性的，很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。

自动控制系统——双闭环直流调速系统

要求：1. 转速调节器ASR 具有抗干扰滤波能力，典型Ⅱ型系统设计。

2. 电流调节器ACR 具有很强的调节能力，按典型Ⅰ型系统设计。

3. 稳态指标：无静差。

4. 动态指标：电流超调量σi ≤15%；空载起动到额定转速时的转速超调量σn ≤10%。

基本参数如下：直流电动机：220V ，136A ，1460r/min ，Ce=0.127Vmin/r ，允许过载倍数λ=1.5。

晶闸管装置放大系数：Ks=35。

电枢回路总电阻：R=0.2。

时间常数：T l =0.03s ，Tm=0.18s 。

电流反馈系数：β=0.05V /A （≈10V/1.5Inom ）。

转速反馈系数：α=0.007Vmin/r （≈10V/Nnom ）。

一、电流调节器设计其中*i U 为电流给定电压，d I β-为电流负反馈电压，c U 为电力电子变换器的控制电压。

电流调节器参数选择1.确定时间常数1）三相桥式电路的平均失控时间为0.0017s T s =。

2）电流滤波时间常数本设计初始条件已给出，即0.002oi T s =。

3）电流环小时间常数之和0.0037i s oi T T T s ∑=+=。

2.选择电流调节器结构根据设计要求：稳态无静差,超调量5%i σ≤，可按典型I 型系统设计电路调节器。

电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI 型电流调节器其传递函数为：(1)()i i ACR i K s W s sττ+= 电磁时间常数0.03l T s =。

检查对电源电压的抗扰性能：0.038.10.0037l i T s T s∑==，参照典型I 型系统动态抗扰性能指标与参数的关系表格，可知各项指标都是可以接受的。

3.计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数：0.03i l T s τ==。

电流环开环增益：要求5%i σ≤时，应取0.5I i K T ∑=，因此10.50.5135.10.0037I i K s T s -∑=== ACR 的比例系数为135.10.030.20.4632350.05I i i s K R K K τβ⨯⨯===⨯ 4.检验近似条件电流环截至频率：1135.1ci I K s ω-==1）晶闸管整流装置传递函数的近似条件111196.1330.0017ci s s T sω-==>⨯ 满足近似条件。

双闭环直流调速系统

南京化工职业技术学院毕业设计（论文）南京化工职业技术学院毕业论文设计题目：双闭环直流调速系统目录摘要 ................................................................................................................................................. I I 前言 (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.设计目的及意义 (1)2. 设计说明书 (1)第2章直流调速系统的组成与原理 (1)1. 双闭环调速系统的动态数学模型 (1)2. 直流电机数学模型 (1)3. 整流装置的传递函数 (3)4. 调速系统总计 (3)5. 直流调速系统的组成 (5)第3章双闭环调速系统的组成与原理 (6)第4章晶闸管—电动机主电路的设计 (8)1.1 主电路设计 (8)1.2 主电路参数计算 (8)2. 转速、电流调节器的设计 (9)2.1 电流调节器设计 (9)2.2 转速调节器参数选择 (12)3. 启动过程 (16)4. 电动机堵转过程 (17)5. 双闭环调速系统特点 (17)第5章双闭环直流调速系统仿真 (19)第6章带转速、电流负反馈的双闭环直流调速装置调试步骤 (22)附录 (24)总结 (25)参考文献 (26)摘要本文主要针对《交直流调速系统》这门课程中关于双闭环直流调速系统的特点，结构和动态过程的分析，对该系统进一步了解与学习。

从直流电动机的工作原理入手，建立双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。

关键词：双闭环；直流调速系统；Simulink仿真前言在工业生产中,需要高性能速度控制的电力拖动场合,直流调速系统,特别是双闭环直流调速系统发挥着极为重要的作用。

转速、电流双闭环调速系统是20世纪60年代在国外出现的一种新型调速系统。

转速电流双闭环直流调压调速系统综述

1 1 196 .1 3Ts 3 0.0017（2）校Βιβλιοθήκη 忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件
3 1 3
1
40.82
TmTl
0.18 0.03
（3）校验电流环小时间常数近似处理条件
1 1 1
1
180.8
3 TsToi 3 0.0017 0.002
ci
2.2.5 调节器电阻和电容的计算
2 系统参数------------------------------------------------------------------ 6 2.1 参数要求------------------------------------------------------------ 6 2.2 电流调节器的参数计算------------------------------------------------ 6 2.2.1 确定时间常数-------------------------------------------------- 6 2.2.2 电流调节器的结构选择 -----------------------------------------6 2.2.3 电流调节器的参数计算------------------------------------------ 7 2.2.4 校验近似条件 -------------------------------------------------7 2.2.5 调节器电阻和电容的计算---------------------------------------- 7 2.3 转速调节器的参数计算------------------------------------------------ 8 2.3.1 确定时间常数-------------------------------------------------- 8 2.3.2 转速调节器的结构---------------------------------------------- 8 2.3.3 转速调节器的参数计算------------------------------------------ 8 2.3.4 检验近似条件-------------------------------------------------- 9 2.3.5 调节器电阻和电容的计算---------------------------------------- 9 2.3.6 校核转速超调量------------------------------------------------ 9

双闭环直流调速系统

前言：众所周知在保证系统稳定的前提下为了实现转速无静差，可以采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统。

但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。

故需要引入转速﹑电流双闭环控制直流调速系统，为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统里设置两个调节器，组成串级控制。

双闭环直流调速系统是由单闭环自动调速系统发展而来的，它是通过转速和电流两个调节器分别引入转速负反馈和电流负反馈构成了双闭环系统，从而有效的改变了电机的性能，使电机的特性曲线变硬，满足了复杂环境下对电机性能的要求。

所以直流拖动的突出优点在于：容易控制，能在很宽的范围内平滑而精确的调速，以及快速响应等。

目前，转速﹑电流双闭环控制直流调速系统是性能很好,静、动态性能优良,应用最广泛的直流调速系统。

它对于需要快速正、转运行的调速系统，缩短起动、制动过程的时间成为提高生产效率的关键。

在现代化的工业生产中，高性能速度控制的电力拖动场合，双闭环直流调速系统发挥着不可替代的作用。

70年代以来，我国在冶金、机械、制造、印染等行业领域广泛应用。

例如轧钢机、电铲、提升机、运输机等各类生产机械都要采用双闭环直流电动机来传动。

随着对生产工艺，产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械能实现自动调速。

所以转速、电流双闭环直流调速系统在工业生产中的地位越来越不可替代，因此我们对双闭环直流调速系统的学习是很必要的。

第1章双闭环直流调速系统的工作原理1.1双闭环直流调速系统的介绍（图1.1.1）59,3.11.2双闭环直流调速系统的组成1.2.1双闭环直流调速系统的构成（图1.2.1）60,3.2写出图中各部分的含义。

《双闭环调速系统》课件

在电动汽车控制系统中，双闭环调速系统主要用于控制电机的转速和车辆的行驶速度，确保车辆的稳定性和安全性。
实际应用效果
在电动汽车控制系统中应用双闭环调速系统，可以提高车辆的能源利用效率，延长续航里程，同时提高车辆的操控性能和行驶安全性。
06 双闭环调速系统的未来发展与展望
技术发展趋势
数字化
随着数字化技术的不断发展，双闭环调速系统将更加依赖于数字信号处理，实现更快速、更精确的控制。
电流环的控制方式
通常采用比例控制器（P）或比例积分控制器（PI），根据电流偏差进行调节。
PI调节器
PI调节器的定义
PI调节器是一种线性调节器，由比例（P）和积分（I）两部分组成。
PI调节器的作用
根据输入的偏差信号，输出相应的控制信号，以减小偏差。
PI调节器的参数调整
需要根据实际情况调整比例和积分系数，以获得最佳的控制效果。
各种设备的速度进行精确控制，确保生产流程的稳定性和高效性。
03
实际应用效果
在工业自动化生产线上应用双闭环调速系统，可以提高生产效率，降低
人工干预，减少生产成本。
案例三：电动汽车控制系统中的应用
电动汽车控制系统概述
电动汽车控制系统是指通过电子控制技术实现对电动汽车的能源管理和行驶控制。
双闭环调速系统的应用方式
触发电路
触发电路的定义
01
触发电路是用于控制电机换相的电路。
触发电路的工作原理
02
根据电流环的输出和实际电流的偏差，调整触发脉冲的相位，
以控制电机的换相时刻。
触发电路的控制方式
03
通常采用锯齿波或正弦波控制方式，根据需要选择合适的控制
方式。
保护电路

双闭环直流调速系统_毕业设计论文

毕业设计（论文）双闭环直流调速系统设计双闭环直流调速系统设计摘要本文对微机控制的直流调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统的原理出发，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，用MATLAB进行系统仿真，实现了控制器参数整定。

在此基础上以数字信号处理器(DSP)为控制器，通过对系统硬件和软件的设计实现了直流电动机双闭环调速系统的设计。

结果表明，此调速系统具有较强的鲁棒性。

关键词：微机控制，双闭环，直流调速，数字信号处理器The Design of the Double Closed LoopsDC Timing System ControllerAbstractIn this paper, DC timing system controlled by microcomputer had been researched deeply. Beginning with the theory of the DC timing system, the math model of the double closed loops DC timing system had been build up, the controller parameter had been adjusted after the system had been simulated with MATLAB,Based on the result of the simulation, digital signal processor (DSP) is taken as the controller, the design of the double closed loops timing system of the DC motor has been realized through the design of the system’s hardware and software. The result shows that this timing system has strong robust.Keywords: microcomputer control, double closed loops, DC timing, DSP第一章绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状和应用前景1.3 本研究课题的主要研究内容1.4 本章小结第二章课程的设计和要求2.1主要技术指标（1）静态：无静差（2）动态：电流超调量≤5%2.2设计要求（1）选择可控硅直流电动机调速系统的方案。

双闭环直流调速系统(精)

双闭环直流调速系统(精)前言双闭环直流调速系统是一种常见的电机调速系统，通过控制直流电动机的电压和电流来实现电机转速的控制。

本文将介绍双闭环直流调速系统的工作原理和应用场景，并讨论其在工业控制中的优势和局限性。

工作原理双闭环直流调速系统由速度环和电流环组成。

其中，速度环用于测量电机转速，电流环用于测量电机电流。

系统的控制器通过比较输出信号和目标值来控制电压和电流的大小，从而实现电机的调速。

具体来说，当电机转速低于设定值时，速度环会向控制器发出信号，控制器会增加电机的电压和电流来提高转速；当电机转速高于设定值时，速度环会发送信号告诉控制器减小电机的电压和电流。

另一方面，电流环负责调节电机的电流，以确保电机能够稳定地运行。

应用场景双闭环直流调速系统在工业控制中广泛应用，其主要优势在于能够实现精确的速度控制和较大的负载能力。

因此，它常用于要求高速度精度的场合，如纺织、印刷、食品加工等行业中的转子式机械设备。

此外，双闭环直流调速系统还常用于需要频繁启停或需要反向运转的设备中，如工厂输送带、电梯、卷扬机、空调等设备。

它能够更加精细地控制电机的转速和运行过程，从而提高设备的使用寿命和运行效率。

优势和局限性在工业控制中，双闭环直流调速系统具有以下优势：•稳定性好：双闭环控制能够准确地控制电机的转速和电流，从而保持电机的稳定性。

•精度高：系统能够实现高精度的速度控制和电流控制，可以满足高精度的控制需求。

•可靠性高：系统能够减小电机的损耗和轴承磨损，从而提高设备的可靠性。

但是，双闭环直流调速系统也存在一定的局限性：•成本较高：相对于其他调速系统，双闭环直流调速系统的成本较高，需要较高的技术成本和维护成本。

•系统响应较慢：由于双闭环控制需要进行多次计算和处理，系统响应速度较慢，可能对一些对速度响应时间要求较高的应用不够适合。

双闭环直流调速系统是一种精密、稳定、可靠的电机调速系统，广泛应用于工业控制中。

虽然该系统具有一定的局限性，但在要求高精度、高负载、操作频繁的场合中，仍然是一种值得推荐的方案。

转速﹑电流双闭环直流调速系统

图2-4双闭环直流调速系统的稳态结构框图
—转速反馈系数;—电流反馈系数
实际上，在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。
1．转速调节器不饱和
这时，两个调节器都不饱和，稳态时，它们的输入偏差电压都是零，因此
由第一个关系式可得
(2-1)
从而得到图2-5所示静特性的CA段。与此同时，由于ASR不饱和，，从上述第二个关系式可知。这就是说，CA段特性从理想空载状态的一直延续到，而一般都是大于额定电流的。这就是静特性的运行段，它是一条水平的特性。
由图2—1可见，对一个调速系统来说，如果能满足最低转速运行的静差率s，那么，其它转速的静差率也必然都能满足。
图2—1
事实上，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所提静差率要求的转速可调范围。脱离了对静差率的要求。任何调速系统都可以得到极高的调速范围；反过来，脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了。
1）上升时间
在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量从零起第一次上升到稳态值所经过的时间称为上升时间，它表示动态响应的快速性，见图2—2。
图2—2
2）超调量
在典型的阶跃响应跟随系统中，输出量超出稳态值的最大偏离量与稳态值之比，用百分数表示，叫做超调量：
（2—4）
超调量反映系统的相对稳定性。超调量越小，则相对稳定性越好，即动态响应比较平稳。
对于不同的负载电阻L R，测速发电机输出特性的斜率也不同，它将随负载电阻的增大而增大，如图3-4中实线所示。
双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到时，对应于转速调节器的饱和输出，这时，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。这就是采用了两个PI调节器分别形成内﹑外两个闭环的效果。这样的静特性显然比带电流截止负反馈的单闭环系统静特性好。然而，实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大。静特性的两段实际上都略有很小的静差，见图2-5中的虚线。总之，双闭环系统在突加给定信号的过渡过程中表现为恒值电流调节系统，在稳定和接近稳定运行中表现为无静差调速系统，发挥了转速和电流两个调节器的作用，获得了良好的静、动态品质。

双闭环直流调速系统设计

双闭环直流调速系统姓名：学号：专业：电气工程及其自动化日期：2015年12月23日摘要直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大围平滑调速，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。

该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。

该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。

关键词：双闭环，转速调节器，电流调节器双闭环直流调速系统的设计双闭环直流调速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), 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。

两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路。

转速调节器ASR 的输出限幅电压*im U 决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR 的输出限幅电压cm U 限制了电力电子变换器的最大输出电压dm U 。

由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为环, 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电力电子变换器UPE ，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。

给定电压速度调节器电流调节器三相集成触发器三相全控桥直流电动机电流检测转速检测Un*Un+-ΔUnUi*Ui+-UcnUd双闭环直流调速系统框图双闭环直流调速系统电路原理图一．本设计预设的参数直流电动机：220V，136A, 1500r/min, Ce=0.136Vmin/r晶闸管装置放大系数：K s =40电枢回路总电阻：R=0.5欧时间常数：T l=0.015s, T m=0.2s, 转速滤波环节时间常数T on取0.01s 电压调节和电流调节器的给定电压为8V系统稳态无静差，电流超调量σi≤5%; 空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。

晶闸管双闭环不可逆直流调速系统.

晶闸管双闭环不可逆直流调速系统.晶闸管双闭环不可逆直流调速系统是一种应用于工业生产领域的控制装置，可以实现直流电机的调速和控制。

该系统采用双闭环调速控制方法，具有较高的稳定性、可靠性和响应速度。

本文将介绍晶闸管双闭环不可逆直流调速系统的原理、结构、工作流程及应用范围等方面的内容。

一、系统原理晶闸管双闭环不可逆直流调速系统是一种采用调速器和功率器两个控制环节的闭环控制系统，其中调速器是内环，功率器是外环。

该系统由直流电机、调速器、功率器、编码器、光耦隔离器、三相桥等组成。

系统原理如下：输入电压经过三相桥电路变为直流电压，进入调速器。

调速器采用比例积分控制方式，将电机转速的实际值与给定值进行比较，计算出差值，并将该差值乘上比例系数和积分系数得到对应的控制器输出信号，该输出信号作为功率器控制电压的输入信号。

功率器控制电压通过晶闸管触发电路，从而控制电机的电压和电流，从而控制直流电机转速。

二、系统结构1. 直流电机：系统用来进行转速控制的对象。

2. 调速器：内环控制器，控制系统输出功率器所需的电压信号。

4. 编码器：用于测量电机转速，产生脉冲信号输出到调速器中。

5. 光耦隔离器：将编码器输出信号隔离，以避免干扰和电气隔离。

6. 三相桥：将输入的交流电转化为直流电信号，供给调速器和功率器使用。

三、系统工作流程2. 速度测量：编码器测量电机的转速，然后向调速器输出转速信号，该信号与预定速度信号作差，得到调节电机速度所需要的控制量。

3. 速度调节：调速器将速度的测量值和控制输入信号进行比较，对差值进行求和，形成控制信号输出给功率器，控制电机的电压和电流，以达到调节电机速度的目的。

4. 增益调节：调整调速器的比例和积分增益，使得调速器可以更好地控制电机转速。

6. 电机转速检测：检测电机的转速是否达到预定值。

四、应用范围晶闸管双闭环不可逆直流调速系统广泛应用于各种类型的机械设备，例如：冶金、化工、石油、矿山、水泵和风机等领域。

双闭环直流调速系统特性与原理

摘要直流电动机具有良好的起动、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。

从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。

该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。

该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。

并通过Simulink进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。

自70年代以来，国外在电气传动领域内，大量地采用了“晶闸管直流电动机调速”技术（简称KZ—D调速系统），尽管当今功率半导体变流技术已有了突飞猛进的发展，但在工业生产中KZ—D系统的应用还是占有相当的比重。

在工程设计与理论学习过程中，会接触到大量关于调速控制系统的分析、综合与设计问题。

传统的研究方法主要有解析法，实验法与仿真实验，其中前两种方法在具有各自优点的同时也存在着不同的局限性。

双闭环（电流环、转速环）调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。

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。