双闭环直流调速系统MATLAB仿真

直流电机双闭环调速系统MATLAB仿真

题目：直流电机双闭环调速系统姓名：学号：专业班级：电气工程及其自动化指导教师：一、直流电机双闭环调速系统模块功能图1直流电机双闭环调速系统框图图2直流电机双闭环提速系统原理图如图1为直流电机速度、电流双闭环调速系统框图，图2为直流电机速度、电流双闭环调速系统原理图。

该调速系统包括两个反馈控制闭环，内环为电流控制环，外环为速度控制环。

速度调节器与电流调节器均为PI调节器，可以实现直流电机转速的静态无差调节与快速动态响应。

以图2所示由硬件构成的双闭环调速系统为例，介绍该系统的工作原理。

直流电机给定速度信号ug与反馈速度信号ufn进行比较,形成速度输入信号Δun=ug-ufn，进入速度PI调节器ST，其输出信号为电流给定信号un，与电流反馈信号ufi进行比较，得到电流PI调节器LT的输入信号Δui=un-ufi，输出信号uk 作为触发器CF的移相电压，从而控制整流桥的移相角a，进而控制直流电机的电枢电压U d、电枢电流I d以及输出转矩T。

如图3为MATLAB中直流电机速度、电流双闭环调速系统的Simulink仿真模型。

接下来对该模型各个模块的功能进行描述。

图3双闭环调速系统Simulink仿真模型1、速度给定模块图1如图4所示为速度给定模块，为一阶跃信号，由表1的模块参数表可知速度给定信号的阶跃时间Step time为0.8s，阶跃信号初始值Initial value为120rad/s，稳定值Final value为160rad/s。

该模块的功能为产生一个阶跃的速度给定信号wef输入到速度调节器中。

表12、速度调节器图5图5为速度调节器模块，是一个PI调节器，输入信号为速度给定信号wef 与速度反馈信号wm，输出信号Iref作为电流调节器的电流给定信号。

通表2的模块参数表可知该PI调节器的比例系数kp=1.6，积分系数ki=16，最大输出限幅值Current limit为30A。

该模块的功能为通过对电机速度的闭环控制输出电流调节器的给定信号Iref。

基于Matlab的双闭环直流调速系统仿真

基于Matlab 的双闭环直流调速系统仿真一、双闭环直流调速系统的组成及要求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，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直流双闭环调速系统动态结构图图中、—转速给定电压和转速反馈电压、—电流给定电压和电流反馈电压ASR —转速调节器ACR —电流调节器TG —测速发电机TA —电流互感器UPE —电力电子变换器本文研究的对象为电流转速双闭环直流调速系统，其系统动态结构框图如图1 所示，系统参数如下：电动机：V U N 220=；A I N 136=；rpm n N 1460=；rpm v C e /132.0=；允许过载倍数： 5.1=λ；三相桥式整流装置放大倍数：40=s K ；电枢回路总电阻： Ω=∑5.0R ；时间常数： s T l 03.0=，ss T m 18.0=；电流反馈系数：A V /05.0=β；转速反馈系数：rpm V /07.0=α。

二、系统仿真根据理论设计结果，构建直流双闭环调速系统的仿真模型，如图2 所示。

图2 直流双闭环调速系统的仿真模型仿真结果：在启动过程中，转速调节器ASR将经历不饱和、饱和、退饱和三个阶段，因此整个启动过程分为三个阶段。

▪第一阶段是电流上升阶段,由于转速变化慢，转速调节器很快饱和――饱和时转速环相当于开环，ASR输出限幅值。

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计本文基于matlab平台，设计了一个双闭环直流调速系统，并通过参数进化算法对其进行优化设计，以提高系统的性能和稳定性。

一、双闭环直流调速系统的基本结构和参数双闭环直流调速系统包括基本结构和控制回路两个部分。

其基本结构如下图所示：![img](其中，U_i为直流电源输入电压；R_a为电机电阻；L_a为电机电感；J为机械惯量；T_0为负载转矩；\omega_{m}为电机输出转速；K_e为电机电动势系数；K_t为电机转矩系数。

控制回路如下图所示：![img](其中，U_{ref}为期望输出电压；U_i为实际输出电压；I_{ref}为期望输出电流；I_i为实际输出电流；E_i为电机输出电动势；x_1为速度环调节器的输出；x_2为电流环调节器的输出。

系统的基本参数如下：U_i=220V；R_a=0.5Ω；L_a=0.01H；J=0.05kg·m2；T_0=0.05N·m；K_e=0.05V/rad；K_t=0.05N·m/A。

二、双闭环直流调速系统的仿真建模双闭环直流调速系统的仿真建模可以分为以下几个步骤：1.建立直流调速系统的基本模型。

根据系统的基本结构和参数，可以建立如下的直流调速系统的基本模型：![img](其中，U_i为直流电源输入电压；R_a为电机电阻；L_a为电机电感；J为机械惯量；T_0为负载转矩；\omega_m为电机输出转速；K_e为电机电动势系数；K_t为电机转矩系数；U_i和T_0都是外界输入量，其余的量都是内部变量。

2.建立速度环调节器和电流环调节器的模型。

速度环调节器和电流环调节器的模型可以分别表示为：![img](其中，K_{p1}、K_{i1}、K_{p2}和K_{i2}分别为速度环调节器和电流环调节器的比例增益和积分增益；x_1和x_2分别为速度环调节器和电流环调节器的输出；\omega_{ref}和I_{ref}分别为期望转速和期望电流。

双闭环直流调速系统仿真(Matlab)

Wcli (s)
Ti
1 s2 1
s 1
KI
KI
联系仿真实例，经计算可得
136.2 W cli(s)0.00367s2s136.2
根据经验公式，转速环的开环传函为
Wn(s)
KN(ns1)
s2(Tns1)
同理可得 Wn(s)03.041.67s34s3399.s12
通过MATLAB指令可得其闭环传函为
图1 原始调速系统结构框图
2021/7/1
3
对于该系统，联系仿真实例，经计算可得其开环传递函数为
3 5 G (s) 0 .1 2 9 (0 .0 0 1 6 7 s 1 )(0 .0 0 1 s2 0 .0 5 s 1 )
借助于MATLAB仿真软件，绘制Bode图如图2所示。
图2 原始控制系统伯德图
主程序文件main.m 和目标函数文件optm.m，运行主程序，得到 kp,ki,kp1,ki1的
存储空间，在Command window键入gatool,调用出遗传算法工具箱的人机接口，在里面设置相关参数，设置完毕后点击start按钮开始运行。经过迭代，
会得到 kp,ki,kp1,ki1的最优解，参数值如图7所示，将再其带入图6中即可
Id(s)
R
Tm s
1 n(s) Ce
电流环
Tois 1
Ton s 1
2021/7/1
图3 双闭环直流调速系统动态结构框图
5
3.仿真环境中步长的选择
刚性是指其Jacobian（雅可比）矩阵的特征值
相差悬殊。在解的性态上表现为，其中一些解
变化缓慢，刚性方程，又称为Stiff方程。
根据经验公式，电流环闭环传递函数公式为

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直流电机双闭环调速系统是一种常见的控制系统，常用于工业生产中对电机速度的精确控制。

本文将基于MATLAB软件进行直流电机双闭环调速系统的设计与仿真，包括系统设计、参数设置、控制策略选择、系统仿真以及性能分析等方面。

文章将以1200字以上的篇幅进行详细阐述。

一、系统设计直流电机双闭环调速系统由速度环和电流环构成。

速度环控制系统的输入为速度设定值和电机实际速度，输出为电机期望电压；电流环控制系统的输入为速度环输出的电压和电机实际电流，输出为电机实际电压。

通过控制电机的期望电压和实际电压，达到对电机速度的调控。

二、参数设置在进行系统仿真之前，需要确定系统中各个参数的值。

包括电机的额定转矩、额定电压、电感、电阻等参数，以及控制环节的比例增益、积分增益、微分增益等参数。

这些参数的选择会影响系统的稳定性和动态性能，需要根据实际情况进行调整。

三、控制策略选择常见的控制策略包括PID控制、PI控制、PD控制等。

在直流电机双闭环调速系统中，可以选择PID控制策略。

PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节组成，可以提高系统的稳定性和响应速度。

四、系统仿真在MATLAB中进行直流电机双闭环调速系统的仿真，可以使用Simulink模块进行搭建。

根据系统设计和参数设置，搭建速度环和电流环的控制器，连接电机实际速度和电机实际电流的反馈信号，输入速度设定值和电机期望电流，输出电机期望电压。

通过仿真可以得到系统的动态响应曲线，评估系统的性能。

五、性能分析在仿真结果中，可以分析系统的静态误差、超调量、调整时间等指标，评估系统的控制性能。

通过参数调整和控制策略更改等方式，可以优化系统的控制性能，使系统达到更好的调速效果。

总结：本文基于MATLAB软件对直流电机双闭环调速系统进行了设计与仿真。

通过系统设计、参数设置、控制策略选择、系统仿真以及性能分析等步骤，可以得到直流电机双闭环调速系统的动态响应曲线，并通过参数调整和控制策略更改等方式，优化系统的控制性能。

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。

双闭环直流电机调速的matlab仿真

双闭环直流电机调速系统的设计与MATLAB 仿真双闭环调速系统的工作原理转速控制的要求和调速指标生产工艺对控制系统性能的要求经量化和折算后可以表达为稳态和动态性能指标。

设计任务书中给出了本系统调速指标的要求。

深刻理解这些指标的含义是必要的，也有助于我们构想后面的设计思路。

在以下四项中，前两项属于稳态性能指标，后两项属于动态性能指标调速范围D 生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，即m inm axn n D =（1-1）静差率s 当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落，与理想空载转速之比，称作静差率，即%1000⨯∆=n n s nom（1-2）静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的。

跟随性能指标在给定信号R （t ）的作用下，系统输出量C (t )的变化情况可用跟随性能指标来描述。

具体的跟随性能指标有下列各项：上升时间r t ，超调量σ，调节时间s t .抗扰性能指标此项指标表明控制系统抵抗扰动的能力，它由以下两项组成：动态降落%max C ∆，恢复时间v t .调速系统的两个基本方面在理解了本设计需满足的各项指标之后，我们会发现在权衡这些基本指标，即1) 动态稳定性与静态准确性对系统放大倍数的要求； 2) 起动快速性与防止电流的冲击对电机电流的要求。

采用转速负反馈和PI 调节器的单闭环调速系统,在保证系统稳定的条件下,实现转速无静差，解决了第一个问题。

但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速启制动，突加负载动态速降小等等，则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中的电流和转矩。

在电机最大电流受限的条件下，希望充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态后，又让电流立即降低下来，使转速马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。

双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计及MATLAB仿真验证

双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计及MATLAB仿真验证双闭环可逆直流脉宽调制（PWM）调速系统是一种常见的电机调速控制方案。

该系统通过两个闭环来实现电机的速度控制和电流控制，从而实现精准的调速效果。

本文将介绍双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的设计原理，并使用MATLAB进行仿真验证。

设计原理：该系统由以下几个主要部分组成：1.输入信号：输入信号一般是一个速度设定值，表示期望电机的转速。

该信号可以通过人机界面或其他控制系统输入。

2.速度控制环：速度控制环根据输入信号和反馈信号之间的差异来控制电机的转速。

常见的速度控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。

3.脉宽调制器：脉宽调制器根据速度控制环输出的控制信号来生成PWM信号，控制电机的转速。

通常使用的脉宽调制算法有定时器计数法和比较器法。

4.电流控制环：电流控制环根据PWM信号和反馈信号之间的差异来控制电机的电流。

常见的电流控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。

5.电机驱动器：电机驱动器将电流控制环输出的控制信号转换为电机驱动信号，驱动电机正常运转。

MATLAB仿真验证：为了验证双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的性能，可以使用MATLAB进行仿真。

以下是一种基本的MATLAB仿真流程：1.定义电机模型：根据电机的参数和特性，定义一个数学模型来表示电机的动态响应，例如通过电机的转矩-转速曲线或电机的方程。

2.设计速度控制器：根据系统要求和电机模型，设计一个适当的速度控制器。

可以使用PID控制器或其他控制算法。

3.设计PWM调制器：根据速度控制器输出的控制信号，设计一个PWM调制器来生成PWM信号。

根据电机模型和控制要求，选择合适的PWM调制算法。

4.设计电流控制器：根据PWM信号和电机模型，设计一个电流控制器。

可以使用PID控制器或其他控制算法。

5. 仿真验证：将以上设计参数输入到MATLAB仿真模型中，并进行仿真验证。

可以使用Simulink工具箱来搭建仿真模型，并通过逐步增加负载或改变速度设定值等方式来验证系统的性能。

利用Matlab仿真平台设计双闭环直流调速系统

1 设计任务与要求1、已知条件：某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机：220V 、136A 、1460r/min ,Ce=0.132 min/r ,允许过载倍数5.1=λ 。

闸管放大系数：Ks=40。

R 0.5=Ω电枢回路电阻：。

时间常数：T1=0.03s ，Tm=0.18s 。

电流反馈系数：)10V /1.5I V /A(05.0nom ≈=β转速反馈系数：)n /10(r /m in 007.0nom V V ≈=α2、技术要求：稳态指标：无静差；动态指标：电流超调量%5i ≤σ；空载起动到额定转速时的转速超调量%10%n =σ。

3、设计要求：① 简述单闭环直流调速系统的基本构成和工作原理。

② 分析所设计系统的静态性能指标和动态性能指标。

③ 根据动态性能指标设计校正装置。

④ 设计出系统的Simulink 仿真模型，验证所设计系统的性能。

⑤ 给出所设计系统的性能指标：上升时间r t 、超调量%p σ、调节时间s t 、最大启动电流dmax I 、稳态误差ss e 。

2系统的基本结构和工作原理许多生产机械，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是由电流和转速两个调节器进行综合调节，可获得良好的静、动态性能（两个调节器均采用PI调节器），由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。

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。

双闭环调速系统的结构示意图如下图1：图1 双闭环调速系统结构示意图双闭环调速系统结构原理图如下图2：图2 双闭环调速系统结构原理图3系统的静态性能和动态性能指标3.1系统的静态性能指标为了分析双闭环调速系统，必须先绘出它的稳态结构框图。

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。

利用Matlab仿真平台设计双闭环直流调速系统

1 设计任务及要求1、已知条件：某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机：220V 、136A 、1460r/min ,Ce=0.132 min/r , 允许过载倍数1.5 。

闸管放大系数：Ks=40 。

电枢回路电阻：R 0.5 。

o时间常数：T1=0.03s ，Tm=0.18s 。

电流反馈系数：0.05V/A( 10V/1.5I nom )转速反馈系数：0.007Vmin /r( 10V /n nom)2 、技术要求：稳态指标：无静差；动态指标：电流超调量i 5% ；空载起动到额定转速时的转速超调量n% 10% 。

3 、设计要求：①简述单闭环直流调速系统的基本构成和工作原理。

②分析所设计系统的静态性能指标和动态性能指标。

③根据动态性能指标设计校正装置。

④设计出系统的Simulink 仿真模型，验证所设计系统的性能。

⑤给出所设计系统的性能指标：上升时间t r 、超调量p% 、调节时间t s 、最大启动电流Idmax 、稳态误差e ss 。

2 系统的基本结构和工作原理许多生产机械，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是由电流和转速两个调节器进行综合调节，可获得良好的静、动态性能（两个调节器均采用PI调节器），由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。

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。

双闭环调速系统的结构示意图如下图1：双闭环调速系统结构原理图如下图2 :渊电源输出*" ---3Hj图2 双闭环调速系统结构原理图触发电踣匸桥-功放rIF1 Io"电源H+II个柠3系统的静态性能和动态性能指标3.1系统的静态性能指标为了分析双闭环调速系统，必须先绘出它的稳态结构框图。

双闭环直流电机调速的matlab仿真

双闭环直流电机调速的matlab 仿真双闭环直流电机调速系统的设计与MATLAB 仿真1.1 双闭环调速系统的工作原理1.1.1 转速控制的要求和调速指标生产工艺对控制系统性能的要求经量化和折算后可以表达为稳态和动态性能指标。

设计任务书中给出了本系统调速指标的要求。

深刻理解这些指标的含义是必要的，也有助于我们构想后面的设计思路。

在以下四项中，前两项属于稳态性能指标，后两项属于动态性能指标1.1.1.1 调速范围D 生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，即minmax n n D = （1-1） 1.1.1.2 静差率s 当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落，与理想空载转速之比，称作静差率，即%1000⨯∆=n n s nom （1-2）静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的。

1.1.1.3 跟随性能指标在给定信号R （t ）的作用下，系统输出量C (t )的变化情况可用跟随性能指标来描述。

具体的跟随性能指标有下列各项：上升时间r t ，超调量σ，调节时间s t .1.1.1.4 抗扰性能指标此项指标表明控制系统抵抗扰动的能力，它由以下两项组成：动态降落%max C ∆，恢复时间v t .1.1.2 调速系统的两个基本方面在理解了本设计需满足的各项指标之后，我们会发现在权衡这些基本指标，即1) 动态稳定性与静态准确性对系统放大倍数的要求；2) 起动快速性与防止电流的冲击对电机电流的要求。

采用转速负反馈和PI 调节器的单闭环调速系统,在保证系统稳定的条件下,实现转速无静差，解决了第一个问题。

但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速启制动，突加负载动态速降小等等，则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中的电流和转矩。

在电机最大电流受限的条件下，希望充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态后，又让电流立即降低下来，使转速马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。

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。

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。

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双闭环直流调速系统是一种常用的控制系统结构，用于控制直流电动机的速度。

在这个系统中，有两个闭环控制环节：一个用于速度控制，另一个用于电流控制。

本文将基于MATLAB对双闭环直流调速系统进行仿真研究。

首先，我们需要建立直流电动机的数学模型。

直流电动机可以用以下方程描述：$$\begin{cases}J\frac{d\omega(t)}{dt} = T_e(t) - B\omega(t)\\L\frac{di(t)}{dt} = V(t) - R_i(t) - Ke\omega(t)\end{cases}$$其中，$J$是转动惯量，$\omega(t)$是转速，$T_e(t)$是机械负载转矩，$B$是摩擦系数，$L$是电机绕组电感，$i(t)$是电机电流，$V(t)$是电机电压，$R_i(t)$是电机内阻，$Ke$是电机反电动势系数。

为了进行仿真研究，我们需要假设一些参数值。

这里我们假设$J=0.01$ kg·m²，$B=0.1$ N·m·s/rad，$L=0.5$ H，$R=1$ Ω，$K_e=0.1$ V/(rad/s)。

接下来，我们需要设计控制器。

在这里，我们使用PID（比例积分微分）控制器，它是一种常用的控制器类型，可根据控制需求调整控制响应。

根据速度控制闭环调节器，PID控制器的传递函数为：$$C(s)= K_p + \frac{K_i}{s} + K_ds$$其中，$K_p$，$K_i$和$K_d$分别是比例增益，积分增益和微分增益。

根据电流控制闭环调节器，PID控制器的传递函数为：$$C(s) = K_{p1} + \frac{K_{i1}}{s} + K_{d1}s$$其中，$K_{p1}$，$K_{i1}$和$K_{d1}$分别是比例增益，积分增益和微分增益。

在进行仿真研究时，我们可以选择合适的参数值，并根据需要进行调整。

双闭环直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真

目录1、引言 (3)二、初始条件:ﻩ3三、设计要求: (3)四、设计基本思路 (4)五、系统原理框图................................................................................................................. ４六、双闭环调速系统得动态结构图ﻩ４七、参数计算ﻩ51、有关参数得计算ﻩ52、电流环得设计ﻩ６3. 转速环得设计ﻩ７七、双闭环直流不可逆调速系统线路图ﻩ91。

系统主电路图ﻩ92。

触发电路 (10)3.控制电路 (14)4、转速调节器AＳR设计 ........................................................................................ 1４155。

电流调节器ACＲ设计ﻩ6、限幅电路得设计ﻩ1５八、系统仿真 (16)１。

使用普通限幅器进行仿真 (16)17２、积分输出加限幅环节仿真ﻩ183。

使用积分带限幅得ＰI调节器仿真ﻩ九、总结ﻩ２1一、设计目得1.联系实际,对晶闸管－电动机直流调速系统进行综合性设计,加深对所学《自动控制系统》课程得认识与理解,并掌握分析系统得方法。

2.熟悉自动控制系统中元部件及系统参数得计算方法。

3.培养灵活运用所学自动控制理论分析与解决实际系统中出现得各种问题得能力。

4.设计出符合要求得转速、电流双闭环直流调速系统,并通过设计正确掌握工程设计得方法、5.掌握应用计算机对系统进行仿真得方法。

二、初始条件:1．技术数据（1）直流电机铭牌参数:P N＝90KＷ, ＵN＝44０Ｖ,IＮ=220A, n N=1５０0r/mｉn,电枢电阻Ra=０.08８Ω,允许过载倍数λ=1。

５;（2）晶闸管整流触发装置:Rrec=0。

032Ω,Kｓ=45-４８。

（3）系统主电路总电阻:Ｒ＝０。

1２Ω（4）电磁时间常数:T1=0.012s（5）机电时间常数:Ｔｍ=0。

双闭环直流调速系统的课程设计(MATLAB仿真)

转速反馈系数 =0.0158V min/r ( 10V/nN) 滤波时间常数取 Toi=0.002s，Ton=0.01s
= = =15V；调节器输入电阻 Ra=40k
3.设计要求
(1)稳态指标:无静差 (2)动态指标:电流超调量
...
5%；采用转速微分负反馈使转速超调量等于 0。
..
..
..
目录
任务书 .............................................................. I 目录 ............................................................... II 前言 ................................................................ 1 第一章双闭环直流调速系统的工作原理 ................................ 2
.5 检验近似条件 ........................................ 18 2.4.6 计算调节器电阻和电容 ................................ 19 第三章 Simulink 仿真............................................. 20 3.1 电流环的仿真设计 .......................................... 20 3.2 转速环的仿真设计 .......................................... 21 3.3 双闭环直流调速系统的仿真设计 .............................. 22 第四章设计心得 ................................................... 24 参考文献 ........................................................... 25

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双闭环直流调速系统是一种常见的电机控制系统，通过使用两个闭环来控制电机转速和电流，能够使电机稳定运行并满足特定的转速和负载要求。

MATLAB作为一种功能强大的计算软件，可以提供一系列的工具和函数，用于建模、仿真和分析各种控制系统。

双闭环直流调速系统一般由速度环和电流环组成。

速度环用于控制电机的速度，通过测量电机的转速与设定值之间的误差，并将误差信号馈入控制器进行比例、积分、微分运算，最后将输出信号作为电机的控制电压。

电流环则用于控制电机的电流，通过将输出信号与电机的电流进行比较，并通过控制电机的电流调节器来控制电机的电流。

在MATLAB中进行双闭环直流调速系统的仿真研究，主要包括以下步骤：1.建立系统模型：根据实际的电机参数以及控制器的特性，建立电机系统的数学模型。

一般可以使用传递函数来描述电机的动态特性。

2.设计控制器：根据系统的性能要求，设计速度环和电流环的控制器。

可以使用PID控制器或者其他控制算法来实现控制器的设计。

3. 进行仿真实验：根据所设计的控制器和系统模型，进行仿真实验。

在MATLAB中，可以使用Simulink工具箱来搭建系统模型，并通过逐步调整控制器参数，在不同的工况下进行仿真实验，并观察系统的响应。

4.分析结果：根据仿真实验的结果，通过分析系统的响应曲线，评估系统的性能。

可以观察系统的稳态误差、超调量、调节时间等指标，以及系统的抗干扰性能和稳定性。

5.优化控制器参数：根据仿真实验的结果，对控制器参数进行优化调整，以获得更好的系统性能。

可以使用MATLAB提供的优化算法来自动求解最优参数。

总结，基于MATLAB的双闭环直流调速系统仿真研究可以通过建立系统模型、设计控制器、进行仿真实验、分析结果和优化控制器参数等步骤来完成。

通过这些步骤，可以评估控制系统的性能，并对系统进行改进和优化，以满足实际的控制需求。

双闭环直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真

目录1、引言 (2)二、初始条件： (2)三、设计要求： (2)四、设计基本思路 (3)五、系统原理框图 (3)六、双闭环调速系统的动态结构图 (3)七、参数计算 (4)1. 有关参数的计算 (4)2. 电流环的设计 (5)3. 转速环的设计 (6)七、双闭环直流不可逆调速系统线路图 (8)1.系统主电路图 (8)2.触发电路 (9)3.控制电路 (12)4. 转速调节器ASR设计 (13)5. 电流调节器ACR设计 (13)6. 限幅电路的设计 (13)八、系统仿真 (14)1. 使用普通限幅器进行仿真 (14)2. 积分输出加限幅环节仿真 (15)3. 使用积分带限幅的PI调节器仿真 (17)九、总结 (19)一、设计目的1.联系实际，对晶闸管-电动机直流调速系统进行综合性设计，加深对所学《自动控制系统》课程的认识和理解，并掌握分析系统的方法。

2.熟悉自动控制系统中元部件及系统参数的计算方法。

3.培养灵活运用所学自动控制理论分析和解决实际系统中出现的各种问题的能力。

4.设计出符合要求的转速、电流双闭环直流调速系统，并通过设计正确掌握工程设计的方法。

5.掌握应用计算机对系统进行仿真的方法。

二、初始条件：1．技术数据（1）直流电机铭牌参数：P N =90KW, U N =440V, I N =220A, n N=1500r/min，电枢电阻Ra=0.088Ω，允许过载倍数λ=1.5；（2）晶闸管整流触发装置：Rrec=0.032Ω，Ks=45-48。

（3）系统主电路总电阻：R=0.12Ω（4）电磁时间常数：T1=0.012s（5）机电时间常数：Tm =0.1s（6）电流反馈滤波时间常数：Toi=0.0025s，转速率波时间常数：Ton=0.014s.（7）额定转速时的给定电压：Unm =10V（8）调节器饱和输出电压：10V2．技术指标（1）该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作错误!未指定书签。