实验三 开环直流调速系统Matlab仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
三、MATLAB仿真环境搭建
MATLAB提供了Simulink仿真工具，可以方便地进行控制系统的建模和仿真。在搭建直流调压调速控制系统的仿真环境时，首先需要对电机的特性进行建模，包括电机的电动力学方程、电机的转矩-转速特性曲线等。然后，设计控制器的结构和参数，通过Simulink建立相应的控制模型，最后进行仿真验证。MATLAB还提供了丰富的工具箱和函数库，如控制系统工具箱、电机控制工具箱等，能够方便地进行控制系统设计和分析。
2. 控制系统模型
在直流调压调速控制系统中，控制器起着至关重要的作用。常见的控制器包括PID控制器和模糊控制器。这些控制器可以根据电动机的工作状态和需求信号进行控制，实现对电动机速度和输出电压的精准控制。在进行仿真时，需要将控制器的数学模型结合到整个系统中，以实现对电动机的系统级控制。
在MATLAB中进行直流调压调速控制系统的仿真时，可以利用Simulink工具箱进行建模和仿真。Simulink是MATLAB的一个附加工具箱，提供了丰富的模块和功能，可以方便地对控制系统进行仿真和分析。以下是基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真步骤：
五、实验结果与分析
通过MATLAB的仿真实验，我们可以得到直流调压调速控制系统的性能指标，如电机的转速曲线、电机的输出功率曲线等。根据仿真结果，我们可以对控制系统进行性能分析和优化，调整控制器的参数，改进控制策略，提高系统的稳定性和响应性能。通过仿真实验可以验证控制系统的设计是否满足实际要求，指导工程实践中的系统调试和优化。
实验三开环直流调速系统Matlab仿真
实验三开环直流调速系统Matlab仿真实训三晶闸管开环直流调速系统的 MATLAB 仿真实训一、实验实训目的1．学习并掌握晶闸管开环直流调速系统模型建立及模型参数设置的方法和步骤。
2．熟悉并掌握系统仿真参数设置的方法和步骤。
3．学会利用 MA TLAB 软件对系统进行稳态与动态计算与仿真。
4．巩固并加深对晶闸管开环直流调速系统理论知识的理解。
二、实验实训原理及知识准备1．晶闸管开环直流调速系统的原理图如图3-3-1 所示。
图 3-1 晶闸管开环直流调速系统原理图2．晶闸管开环直流调速系统的直流电动机电枢电流、电磁转矩与转速之间的关系。
3．复习实验实训指导书中MA TLAB 基本操作和MA TLAB/Simulink/Power System工具箱内容。
4．预习实验实训指导书中实验实训二，并写好预习报告。
5．画出晶闸管开环直流调速系统的动态结构图。
三、实验实训内容及步骤直流调速系统的仿真有两种方法，一是根据系统的动态结构图进行仿真，二是用Power System的相关模块仿真，下面分别对两种方法进行介绍。
方法一：使用 Simulink 中的 Power System模块对直流调速系统进行仿真1．建立系统的仿真模型和模型参数的设置（1）建立一个仿真模型的新文件。
在 MA TLAB 的菜单栏上点击工具栏上的simulink工具，选择File→New→Model，新建一个simulink文件，绘制电路的仿真模型如图 3-3-1。
3-3-1（2）按图 3-3-1 要求提取电路元器件模块。
在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口，设置各模块参数。
晶闸管开环直流调速系统由主电路（交流电源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机、触发电路）和控制电路（给定环节）组成，具体设置如下：1）三相交流电源的模型建立和参数设置①三相交流电源的模型建立首先从Simpowersystes 中的Electrical sources 电源模块组中选取一个交流电压源模块 AC Voltage Source，再用复制的方法得到三相电源的另两个电压源模块，用 Format(格式设定)菜单中 Rotate block(Ctrl +R)将模块水平放置，并点击模块标题名称，将模块标签分别改为“Uu ” 、“Uv ” 、“Uw ” ，然后从连接器模块 Connectors 中选取“Ground （output ）”元件，按图 3-3-2 进行连接。
直流调速系统的MATLAB仿真参考程序汇总
直流调速系统的MA TLAB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供电，通过改变触发器移相控制信号调节晶闸管的U L c ，从而改变整流器的输出电压，实现直流电动机的调速。
该系统的仿真控制角模型如图2所示。
L++GTUCRE d--开环直流调速系统电气原理图图1图2 直流开环调速系统的仿真模型L?0，直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U 决定，移相特性的数学表达式为移相控制信号c???90?min U?90??c U cmax 1??。
在直流电动机的负载，所以，在本模型中取U?10V6??30?90U?ccmaxmin转矩输入端用Step模块设定加载时刻和加载转矩。
T L仿真算例1已知一台四极直流电动机额定参数为，，136AIU?220V?NN22。
励磁电压，励磁电，，220VminUR?0.2??1460rn?/m?22.5NGD?fNa流。
采用三相桥式整流电路，设整流器内阻。
平波电抗器??1.5A0.3RI?recf。
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20mHL?d n、电磁转矩、电枢电流和起动后加额定负载时的电机转速及电枢电压的uTi ded变化情况。
220V?U N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U?RI220?0.3?136NNrec130(V)U???2?2.34?cos302.34cos?min②电动机参数励磁电阻：U220f)146.7(?R???f I1.5f励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”。
电枢电阻：?0.2R?a电枢电感由下式估算：CU0.4?220N?19.1?L?19.1?0.0021(H)a2pnI2?2?1460?136NN L：电枢绕组和励磁绕组间的互感af U?RI220?0.2?136NNa?K?0.132(V?min/r)?e n1460N 2 6060K??0.132?K?1.26eTπ2π2K1.26T0.84(H)??L?af1.5I f电机转动惯量222.5GD2 )??0.57(kg?mJ?9.814?4g 额定负载转矩③模块参数名参数，直流电动机空载起动，5.0s3）设置仿真参数：仿真算法odel5s，仿真时间m171.4N??T 。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真本文将介绍基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真实验。
直流调压调速系统是一种常见的电力控制系统，广泛应用于工业生产和家用电器中。
该系统通过对电机供电电压和电流的控制，可以实现电机的转速、转矩等特性的调整。
本文主要涉及直流电机的调速控制，介绍PID控制算法在直流调速系统中的应用，并通过MATLAB仿真实验验证控制系统的性能。
直流调速控制系统由电机、电源、测量元件、控制器和执行元件等组成。
其中，电源提供电机运行所需的电源，测量元件用于实时测量电机运行状态，控制器根据测量结果和设定值进行控制，执行元件则根据控制信号驱动电机转速和转矩。
在直流调速控制系统中，PID控制器是最常用的一种控制算法，其主要通过比较设定值和实际值之间的误差，进行控制输出，从而调整电机的运行状态。
MATLAB软件是一种用于科学计算、数据可视化和算法开发的高级语言和交互式环境。
在直流调速控制系统仿真实验中，MATLAB提供了丰富的工具箱和函数库，可用于模拟电机运行状态、控制器设计和仿真实验模拟等方面。
接着，需要设计PID控制器参数。
PID控制器的参数包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd。
这些参数的设置对控制器的性能有重要影响，需要根据具体的需求进行调整。
在实验中，采用试控法设计PID控制器，即根据试验结果逐步调整控制器参数，使得系统的运行状态达到最佳效果。
最后，进行控制系统仿真实验。
在仿真实验中，需要设置适当的工作条件和控制器参数，观察电机的运行状态和控制器输出，评估控制系统的性能。
实验结果表明，PID控制器可以实现电机的精确调速和稳定控制，在实际应用中有较广泛的应用前景。
综上所述，基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真实验可以有效地模拟电机运行状态、控制器设计和控制系统的性能评估。
通过该实验可以更深入地了解直流调速控制系统的工作原理和控制算法，并为实际应用提供有益的参考。
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。
MU d+I dGTU cE +--UCR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”。
直流电动机开环调速MATLAB系统仿真
东北石油大学MATLAB电气应用训练2013年 3 月 8日MATLAB电气应用训练任务书课程 MATLAB电气应用训练题目直流电动机开环调速系统仿真专业电气信息工程及其自动化姓名赵建学号 110603120121主要内容：采用工程设计方法对双闭环直流调速系统进行设计,选择调节器结构,进行参数的计算和校验；给出系统动态结构图,建立起动、抗负载扰动的MATLAB /SIMULINK 仿真模型。
分析系统起动的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合理与完善基本要求：1.设计直流电动机开环调速系统2.运用MATLAB软件进行仿真3.通过仿真软件得出波形图参考文献：[1] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统—运动控制系统第3版[M]. 北京：机械工业出版社, 2007.[2] 王兆安, 黄俊. 电力电子技术第4版[M]. 北京：机械工业出版社, 2000.[3] 任彦硕. 自动控制原理[M]. 北京：机械工业出版社, 2006.[4] 洪乃刚. 电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M]. 北京：机械工业出版社, 2006.完成期限 2013.2.25——2013.3.8指导教师李宏玉任爽2013年 2 月25 日目录1课题背景 (1)2直流电动机开环调速系统仿真的原理 (2)3仿真过程 (5)3.1仿真原理图 (5)3.2仿真结果 (9)4仿真分析 (12)5总结 (13)参考文献 (14)1课题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。
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发展，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迎。
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。
《MATLAB工程应用》---晶闸管开环直流调速系统仿真实验
《MATLAB工程应用》
晶闸管开环直流调速系统仿真
一、选题背景
本课程是在《电机学》《单片机》等课程上，独立设计的一门综合实验课程。
课程主要目的是培养学生分析问题，解决问题能力，提高学生自主学习，分工协作以及课程设计报告撰写水平。
二、方案论证(设计理念)
设计一个晶闸管直流调速系统仿真模型，通过改变触发器移相控制信号来调节晶闸管的触发角，而从获得可调的直流电压，以该直流输出为直流电机供电。
要求完成仿真模型图和仿真波形图，其中波形图包括直流电机的转速波形，电枢电流波形，转矩波形，改变触发角后的转速波形。
三、过程论述
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。
移相控制信号，在实际调速时，给定信号是在一定范围内变化的，可通过仿真实践，确定给定信号允许的变化范围。
图1：构建的simulink仿真结构图
图2：参数设置
图3：波形
五、课程设计总结
仿真可得到闸管直流调速系统的输出波形。
电机转速波形，电枢电流波形，二者变化基本一致。
若将触发角改为30°，则转速波形发生明显改变，转速提高，这是因为直流电压增大的原因。
经过这段时间队MATLAB的学习，学会了对知识的汇总与运用，能够熟练使用相关软件，收获较大。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真1. 引言1.1 研究背景直流调压调速系统作为电力电子领域中的重要研究方向，其控制技术的研究一直备受关注。
随着工业自动化的发展和能源需求的增加，直流调压调速系统在工业控制和电力传输中发挥着重要作用。
传统的直流调压调速系统在控制精度、响应速度和稳定性方面存在一定的不足，因此需要不断改进和优化。
在这样的背景下，基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真研究变得尤为重要。
利用MATLAB这一强大的工具，研究人员可以对系统进行建模、设计控制器、分析系统稳定性并进行仿真验证，从而实现对系统性能的优化和提升。
本文旨在通过对直流调压调速控制系统的建模、PID控制器设计与仿真、系统稳定性分析、参数优化与性能评价以及系统仿真结果分析等方面进行研究，进一步探讨如何通过MATLAB工具来实现直流调压调速系统的优化和控制。
希望通过本文的研究，能够为直流调压调速系统的控制技术研究提供一定的参考和借鉴，促进该领域的发展与进步。
1.2 研究目的直流调压调速控制系统是电气工程中常见的控制系统，在工业生产和实验研究中有着广泛的应用。
研究的目的在于通过MATLAB进行仿真，探究系统的建模、PID控制器设计、系统稳定性分析、参数优化以及性能评价等方面的问题。
通过深入研究直流调压调速控制系统的各种特性及其影响因素，可以更好地理解控制系统的工作原理和性能特点，为实际工程应用提供指导。
通过仿真实验，可以降低实验成本、提高实验效率，并能够在设计过程中进行多次调试和优化，从而得到更加理想的控制效果。
研究直流调压调速控制系统的仿真具有重要的现实意义和理论价值。
通过本研究的深入探讨，不仅可以加深对控制系统理论的理解，还可以为工程实践提供有益的借鉴和指导。
1.3 研究意义直流调压调速控制系统作为工业控制领域中的重要组成部分，其研究具有重要的理论价值和实际应用意义。
首先，在工业生产中，直流调压调速控制系统广泛应用于电动机、风电变流器、UPS电源等设备中，能够实现对电压和速度的精确控制，提高设备的运行效率和稳定性。
直流电动机开环调速MATLAB系统仿真
东北石油大学MATLAB电气应用训练2013年 3 月 8日MATLAB电气应用训练任务书课程 MATLAB电气应用训练题目直流电动机开环调速系统仿真专业电气信息工程及其自动化姓名赵建学号 110603120121主要内容：采用工程设计方法对双闭环直流调速系统进行设计,选择调节器结构,进行参数的计算和校验；给出系统动态结构图,建立起动、抗负载扰动的MATLAB /SIMULINK 仿真模型。
分析系统起动的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合理与完善基本要求：1.设计直流电动机开环调速系统2.运用MATLAB软件进行仿真3.通过仿真软件得出波形图参考文献：[1] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统—运动控制系统第3版[M]. 北京：机械工业出版社, 2007.[2] 王兆安, 黄俊. 电力电子技术第4版[M]. 北京：机械工业出版社, 2000.[3] 任彦硕. 自动控制原理[M]. 北京：机械工业出版社, 2006.[4] 洪乃刚. 电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M]. 北京：机械工业出版社, 2006.完成期限 2013.2.25——2013.3.8指导教师李宏玉任爽2013年 2 月25 日目录1课题背景 (1)2直流电动机开环调速系统仿真的原理 (2)3仿真过程 (5)3.1仿真原理图 (5)3.2仿真结果 (9)4仿真分析 (12)5总结 (13)参考文献 (14)1课题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。
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发展，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迎。
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。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真一、直流调压调速控制系统的基本原理直流调压调速控制系统通常由电源模块、调速器、电流反馈回路、转速反馈回路以及电机等组成。
其基本工作原理是通过电源模块提供不同的电压和电流输入，调速器根据控制信号对电源模块进行控制，实现对电机的调速和调压。
电流反馈回路和转速反馈回路则可以实时监测电机的电流和转速，并将监测到的信号反馈给调速器，以实现闭环控制。
在实际应用中，一般会根据具体的需求，设计不同的调速、调压算法和控制策略，以实现系统的高性能和稳定性。
1. 模型建立我们需要建立直流调压调速控制系统的MATLAB仿真模型。
在Simulink中，我们可以按照实际系统的组成，分别建立电源模块、调速器、电流反馈回路、转速反馈回路和电机等部分的仿真模型。
在建立模型的过程中，我们需要考虑各个部分之间的耦合关系、传递函数以及控制算法和策略等因素，以建立一个真实可靠的仿真模型。
2. 参数设置在建立模型之后，我们需要对各个部分的参数进行设置。
这些参数包括电源模块的输出电压和电流、调速器的控制信号、电流反馈回路和转速反馈回路的传感器参数、电机的参数等。
在设置参数的过程中，我们需要根据实际系统的要求，进行合理的选择和调整，以保证仿真的准确性和有效性。
3. 仿真验证完成模型建立和参数设置之后，我们可以进行仿真验证。
在仿真过程中，我们可以输入不同的电压和电流信号，观察系统的输出电流和转速，并通过对比实际数据，验证仿真模型的准确性和有效性。
我们还可以对系统的性能和稳定性进行评估和优化，以提高系统的控制精度和响应速度。
4. 控制策略优化在仿真验证的基础上，我们还可以对系统的控制策略进行优化。
通过改变调速算法、调压策略和闭环控制方法等参数，在仿真环境中对系统的性能和稳定性进行评估和对比，以达到系统优化的目的。
结论通过MATLAB的Simulink工具，我们可以方便地建立直流调压调速控制系统的仿真模型，并对系统的性能和稳定性进行评估和优化。
直流调速系统的matlab仿真
一，转速反馈控制直流调速系统的matlab仿真1,基本原理：根据自动控制原理，将系统的被调节量作为反馈量引入系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值对系统进行控制，可以有效地抑制甚至消除扰动的影响，而维持被调节量很少变化或不变，这就是反馈控制的基本作用。
在负反馈基础上的“检查误差，用以纠正误差”这一原理组成的系统，其输出量反馈的传递途径构成一个闭环回路，因此被称作闭环控制系统。
在直流系统中，被调节量是转速，所构成的是转速反馈控制的直流调速系统。
2，下图是转速负反馈闭环调速系统动态结构框图各个环节的参数如下：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，电机电动势常数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Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167。
电枢回路总电阻R=1Ω，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=0.01 V·min/r。
对应的额定电压U n*=10V。
在matlab的simulink里面的仿真框图如下其中PI调节器的值暂定为Kp=0.56，1/τ=11.43。
3,仿真模型的建立：进入matlab，单击命令窗口工具栏的simulink图标，打开simulink模块浏览器窗口，如下图所示：打开模型编辑器窗口，双击所需子模块库的图标，则可以打开它，用鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。
要改变模块的参数双击模块图案即可（各模块的参数图案）。
加法器模块对话框Gain模块对话框把各个模块连接起来并按照上面给定的电机参数修改各个模块相应的参数，可以得到如下的比例积分的无静差直流调速系统的仿真框图：4，仿真后的结果及其分析：其中输出scope1中可以看出超调和上升时间等。
改变PI调节器的参数，并在仿真的曲线中得到最大的超调级调整时间，相互间进行比较，如下表所示：参照以上表格中的数据分析可知，改变PI调节器的参数，可以得到快速响应的超调量不一样，调节时间不一样的响应曲线。
直流调速系统的MATLAB仿真(报告)
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。
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 =⋅。
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。
本次仿真设置了一个基于PWM调制法的直流电机调速系统模型。
具体参数如下：•额定功率：100W•额定转速：1500rpm•额定电压：220V•PWM调制频率：1kHz•控制器采样周期：0.01s3. 结果与分析3.1 仿真结果展示在进行仿真之后，我们得到了直流电机调速系统的仿真结果。
以下是部分结果的展示：•转速曲线图：•转矩曲线图：3.2 结果分析根据仿真结果，可以对直流电机调速系统进行分析。
开环直流调速系统的动态建模与仿真.
开环直流调速系统的动态建模与仿真学院：电气与控制工程学院班级：学号：姓名：设计题目：开环直流调速系统的动态建模与仿真设计目的：1.掌握开环直流调速系统的建模方法2.熟悉MATLAB/Simulink的使用方法MATLAB的概述：MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，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。
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB是目前国际上最流行，应用最广泛的科学与工程计算软件，它由MATLAB语言，MATLAB工作环境，MATLAB图像处理系统，MATLAB数据函数库，MATLAB应用程序接口五大部分组成的集数值计算，图形处理，程序开发为一体的功能强大的系统．它应用于自动控制，数学计算，信号分析，计算机技术，图像信号处理，财务分析，航天工业，汽车工业，生物医学工程，语音处理和雷达工程等各行业，也是国内高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。
MATLAB是以矩阵运算为基础的交互式程序语言，能够满足科学、工程计算和绘图的需求。
与其它计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。
直流调速系统的Matlab仿真(课程设计作业)
运动控制系统课程设计班级自动化0802姓名王有录学号 0806050231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仿真Abstract DC motor has been widely used in the area of electric drivebecause of its neatly adjustment, simple method and DC motor has been widely used in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth control in a wide range, besides its control performance is excellent. Beginning with the theory of DC motor, this dissertation builts up the mathematic model of DC speed control system with double closed loops, detailedly discusses the static and dynamic state performance of the system. Afterward, according to automation theroy this papar calculates the parameters of the system. Then, this dissertation simulates and analyzes the system by means of Simulink. The results of simulation are consistent with theory calculation. Some experience was acquired through simulation. Based on the theory and simulation, this dissertation designs a DC speed control system with double closed loops, discusses the realization of main circuit, feedback circuit, control circuit and trigger circuit. The results of experiment show that the static and dynamic state performance of this system are good, which indicate that the design can meet the puter-aided analysis and design are carried out for speed-controlling system of the d-c motorby by using TOOL BOX and SIMULINK.Keywords DC motor, DC governing system, speed governor, current governor, double loop control system, simulink目录摘要Abstract一、双闭环直流调速系统的工作原理1、双闭环直流调速系统的介绍2、双闭环直流调速系统的组成3、双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性4、双闭环直流调速系统的数学模型二、系统设计方法及步骤1、系统设计的一般原则2、电流环设计（1）确定时间常数(2) 选择电流调节器结构(3) 选择电流调节器参数(4) 校验近似条件3、转速环设计(1) 确定时间常数(2) 选择转速调节器结构(3) 选择转速调节器参数(4) 校验近似条件三、Matlab和Simulink简介四、Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析1、开环直流调速系统的仿真2、单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真3、单闭环无静差转速负反馈调速系统的建模与仿真4、单闭环电流截止转速负反馈调速系统的建模与仿真5、单闭环电压负反馈调速系统的建模与仿真6、单闭环电压负反馈和带电流正反馈调速系统的建模与仿真7、单闭环转速负反馈调速系统定量仿真8、双闭环直流调速系统定量仿真9、三闭环直流调速系统仿真五、V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图六、总结参考文献一、双闭环直流调速系统的工作原理1、双闭环直流调速系统的介绍双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。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真一、引言直流调压调速控制系统是工业领域中常见的电力控制系统，其主要功能是对直流电动机进行调速和调压。
通过对电机的调速和调压，可以实现对生产过程中机械设备的精确控制，提高生产效率和质量。
对直流调压调速控制系统的研究和仿真具有重要的意义。
二、直流调压调速控制系统的基本原理和数学模型1. 直流电动机直流电动机是直流调压调速控制系统的关键部件，其工作原理是利用电磁感应原理实现电能与动能之间的转换。
直流电动机由定子、转子、电刷和电枢等部件组成，根据控制电流的大小和方向可以实现对电机的调速和调压。
直流调压调速控制系统可以使用数学模型描述其动态特性，其数学模型可以表示为以下方程：电动机转矩方程：\[T = K_{t} * Ia\]电动机电压方程：\[Va = Ri + L\frac{di}{dt} + Eb\]T表示电动机转矩，\(K_{t}\)为电动机转矩常数，Ia为电动机电流，Va为电动机电压，R为电动机电阻，L为电动机电感，\(di/dt\)为电动机电流的变化率，Eb为电动机的反电动势。
控制系统中的调速环节可以描述为：\[Eb = K_{e} * \Omega_m\]\(K_{e}\)为电动机转速常数，\(\Omega_m\)表示电动机的转速。
\(K_{c}\)为调压系数，Vr为调节电压。
以上方程描述了直流调压调速控制系统的基本动态特性，可以通过模拟仿真研究系统在不同工况下的调速和调压表现。
1. 模型参数设定首先需要确定直流电动机的参数，包括转矩常数\(K_{t}\)、转速常数\(K_{e}\)、电阻R、电感L等参数，以及控制系统的参数，包括调压系数\(K_{c}\)等参数。
2. 模型搭建利用MATLAB的Simulink工具箱进行模型搭建。
首先建立直流电动机的数学模型，包括转矩方程和电压方程。
然后建立控制系统的数学模型，包括调速环节和调压环节。
最后将直流电动机模型和控制系统模型进行组合，构建直流调压调速控制系统的整体仿真模型。
计算机仿真技术 直流调速系统仿真实验 报告
北京交通大学计算机仿真技术直流调速系统仿真实验报告姓名： ***学号： *****(1005班)老师：王****仿真日期： 2013/5/10-2013/6/25目录一、电机开环特性仿真 (2)二、转速闭环控制 (2)三、电机起动特性 (3)四、压斩波器供电 (4)五、降压斩波器由电网供电 (4)六、课程总结 (5)直流调速系统仿真一、电机开环特性仿真利用matlab simulink 绘制连接图如下，并仿真出转速n 的波形如下：根据仿真结果求出空载时的转速n 为1141.75rad/s ，978.56rad/s ，以及静差率s 。
由1667.056.97856.97875.11411s =-=-=∆=nn n nn （复习：静差率是指电动机在一定转速下运行时，负载由理想空载变到额定值时所产生的转速降落与理想空载转速之比值）二、转速闭环控制电机电枢联接受控电压源，转速控制器为比例-积分控制器，转速指令为1130rpm 。
仿真原理框架图为下图3：绘制仿真连接图如下：（1）当PI 分别取1,1时，仿真转速n 波形为图5；当PI 分别取1，1时电枢电流波形为图6；图4（2）改变PI 的值，以改善电机响应的动态特性PI 去0.5，20时仿真转速n 波形为图7； 将PI 去0.5，20时电枢电流波形为图8；计算：测量超调量2681.011301130-1433)(y )(%==∞∞-=y σ；动态响应时间约为为：0.7s（3）继续改变PI 值为10,1时仿真：PI去10,1时仿真转速n 波形为图9； 将PI 去10,1时电枢电流波形为图10；计算：测量超调量5575.011301130-1760)(y )()(y %==∞∞-=y tp σ；动态响应时间约为为：0.05s 由（2）（3）比较可以看出PI 的值可以决定电机启动动态特性，PI 值相差较大时动态特性也相差较大。
（4）由仿真过程可以看出，改变PI 的控制值，可以改变相应的超调量和响应时间，即动态性能。
《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、选题背景直流调速器是一种电机调速装置，包括电机直流调速器、脉宽直流调速器、可控硅直流调速器等，一般为模块式直流电机调速器，集电源、控制、驱动电路于一体，采用立体结构布局，控制电路采用微功耗元件，用光电耦合器实现电流、电压的隔离变换，电路的比例常数、积分常数和微分常数用PID适配器调整。
具有体积小、重量轻等特点，可单独使用也可直接安装在直流电机上构成一体化直流调速电机，可具有调速器所应有的一切功能。
直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，由于直流电动机具有低转速大力矩的特点，是交流电动机无法取代的，因此调节直流电动机速度的设备——直流调速器具有广阔的应用天地。
二、原理分析(设计理念)直流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器厂供电，并通过改变触发器移相控制信号Uc 调节晶闸管的控制角，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1-1所示。
在仿真中为了简化模型，省略了整流变压器和同步变压器，整流器和触发同步使用同一交流电源，直流电动机励磁由直流电源直接供。
任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能都有一定的要求。
例如，最高转速与最低转速之间的范围，是有级调速还是无级调速，在稳态运行时允许转速波动的大小，从正转运行变到反转运行的时间间隔，突加或突减负载时允许的转速波动，运行停止时要求的定位精度等等。
归纳起来，对于调速系统转速控制的要求有以下三个方面：(1)调速。
在一定的最高转速和最低转速范围内，分档地(有级)或平滑地(无级)调节转速。
(2)稳速。
以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量。
(3)加、减速。
频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。
三、过程论述设计总览：1.三相电源及参数：三个电源将第二个参数改为120、0、-120即可变为三相电源。
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实训三 晶闸管开环直流调速系统的 MATLAB 仿真实训一、实验实训目的1．学习并掌握晶闸管开环直流调速系统模型建立及模型参数设置的方法和步骤。
2．熟悉并掌握系统仿真参数设置的方法和步骤。
3．学会利用 MA TLAB 软件对系统进行稳态与动态计算与仿真。
4．巩固并加深对晶闸管开环直流调速系统理论知识的理解。
二、实验实训原理及知识准备1． 晶闸管开环直流调速系统的原理图如图331 所示。
图 31 晶闸管开环直流调速系统原理图2．晶闸管开环直流调速系统的直流电动机电枢电流、电磁转矩与转速之间的关系。
3．复习实验实训指导书中 MA TLAB 基本操作和 MA TLAB/Simulink/Power System工具 箱内容。
4．预习实验实训指导书中实验实训二，并写好预习报告。
5．画出晶闸管开环直流调速系统的动态结构图。
三、实验实训内容及步骤直流调速系统的仿真有两种方法，一是根据系统的动态结构图进行仿真，二是用 Power System的相关模块仿真，下面分别对两种方法进行介绍。
方法一：使用 Simulink 中的 Power System模块对直流调速系统进行仿真1．建立系统的仿真模型和模型参数的设置（1）建立一个仿真模型的新文件。
在 MA TLAB 的菜单栏上点击工具栏上的 simulink工 具 ，选择 File→New→Model，新建一个 simulink文件，绘制电路的仿真模型如图 331。
331（2）按图 331 要求提取电路元器件模块。
在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模 型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口，设置各模块参数。
晶闸管开环直流 调速系统由主电路（交流电源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机、触发电路）和控 制电路（给定环节）组成，具体设置如下：1）三相交流电源的模型建立和参数设置①三相交流电源的模型建立首先从Simpowersystes 中的Electrical sources 电源模块组中选取一个交流电压源模块 AC Voltage Source，再用复制的方法得到三相电源的另两个电压源模块，用 Format(格式设定)菜单中 Rotate block(Ctrl +R)将模块水平放置，并点击模块标题名称，将模块标签分别改为“Uu ” 、 “Uv ” 、 “Uw ” ，然后从连接器模块 Connectors 中选取“Ground （output ）”元件 ，按图 332 进行连接。
②三相交流电源的参数设置双击 U 相交流电源图标，打开电压源参数设置对话框，幅值取 220V ，初相位设置成 0 图 332 三相交流电源模型°，频率为50Hz。
如图 333所示。
V 、W 相交流电源参数设置方法于 U 相基本相同，只是 初相位设置成互差 120°。
由此可得到三相交流电源。
图333 U 相电源参数设置对话框图334 晶闸管整流桥参数设置2）晶闸管整流桥的模型建立和参数设置①晶闸管整流桥的模型建立 首先从 Simpowersystes 中选取电力电子模块 power Electronics 中选取“Universal Bridge”模块，并将模块标签改为“晶闸管整流桥”。
如图 3－3-5 所示。
②晶闸管整流桥的参数设置双击模块图标，打开整流桥参数设置对话框，参数设置如图 334所示。
桥臂数取 3，三相交流电源接到整流桥的输入端，电力电子器件选择晶闸管。
参数设置的原则如下，如果是针对某个具体的晶闸管装置进行参数设置，对话框中的 Rs 、Cs 、Ron 、Lon 、Vf 应取该装置中晶闸管元件的实际值，如果是一般情况，不针对某个具体的装置，这些参数可先取默认值进行仿真。
3）平波电抗器的模型建立和参数设置 图 335晶闸管整流桥模①平波电抗器的模型建立从元件模块组 Elements 中选取 RLC 串联支路 Series RLCBranch 模块，并将模块标签改为“平波电抗器”,如图 3-3-6 所示。
②平波电抗器的参数设置打开平波电抗器参数设置对话框，参数设置如图337所示， 平波电抗器的电感值是通过仿真实验比较后得到的优化参数。
图 337 平波电抗器参数设置4）直流电动机的模型建立和参数设置①直流电动机的模型建立从直流电动机模块组 Machines 中选取直流电动机 DCMachine 模块，并将标签改为“直流电动机”，如图 3-3-8 所示。
直流电动机的励磁绕组“F+～F-”接直流恒定励磁电源，励磁电源可从电源模块组中选取直流电压源模块，并将电压参数设置为 220V，点数绕组“A+～A-”经平波电抗器接晶闸管整流桥的输出，电动机经 TL 端口接恒转矩负载，直流电动机的 输出参数有转速、点数电流、励磁电流、电磁转矩，通过“示波器”模块观察仿真输出图形。
②直流电动机的参数设置双击直流电动机图标，打开直流电动机的参数设置对话框，如图 339所示。
设置原则 于晶闸管整流桥相同。
图336 平波电抗器模型图 338 直流电动机模型图 339 直流电动机参数设置5）同步脉冲触发器的模型建立和参数设置①同步脉冲触发器的模型建立同步脉冲触发器包括同步电源和 6 脉冲触发器两部分。
6 脉冲触发器从 Simpowersystes 中选取 Extra Libray中的 Contral Blocks 中取获得。
6 脉冲触发器需用三相线电压同步，所以 同步电源的任务是将三相交流电源的相电压转换成线电压。
同步电源与6 脉冲触发器及封装 后的子系统符号如图3310（a）、(b)所示。
（a）同步电源与6 脉冲触发器 （b）封装后的子系统符号图 3310 同步电源与 6脉冲触发器和封装后的子系统符号②同步脉冲触发器的参数设置双击各模块图标，就打开参数设置对话框，对参数进行设置。
如图 3311 所示，频率 设置成 50Hz，双窄脉冲，脉冲宽度 10。
图 3311 6 脉冲触发器参数设置6）给定环节的模型建立和参数设置晶闸管直流调速系统的控制电路只有一个给定环节，它可以从 Simulink 中的输入源模，然后双击该模块图标， 块组 Sources 中选取“Constant”模块，并将标签改为“给定信号”打开参数设置对话框，将参数设置为 50rad/s。
实际调速时，给定信号时在一定范围内变化 的，可通过仿真实践，确定给定信号允许的变化范围。
（3）将电路元器件模块按晶闸管开环直流调速系统原理图连接起来组成仿真电路。
如 图 3312 所示。
图 3312 晶闸管开环直流调速系统的仿真模型2．系统的仿真参数设置在 MA TLAB 的模型窗口打开“Simulation”菜单，进行“Simulation Parameters”设置， 如图 3313 所示。
图 3313 仿真参数设置单击“Simulation Parameters”菜单后，得到仿真参数设置对话框，参数设置如图 3－17 所示，仿真中选择的算法为 ode23s。
由于实际系统的多样性，不同的系统需要采用不同的 仿真算法，到底采用哪一种算法，可通过仿真实践进行比较选择。
仿真“Start time”一般设为 0， “Stop time”根据实际需要而定。
图 3314 仿真参数设置对话框及参数设置3．系统的仿真、仿真结果的分析及结果分析当建模和参数设置完成后， 即可开始进行仿真， 在 MA TLAB 模型窗口单击工具栏的，系统开始仿真，仿真结束后可输出仿 按钮或打开“Simulation”菜单命令后，单击“start”真结果。
单击“示波器”观察仿真输出图形。
观察仿真时间 1s 时得到的电动机转速、电动 机电枢电流、励磁电流及电磁转矩曲线。
方法二：按直流调速系统动态结构图仿真1．建立系统的仿真模型依据系统的动态结构图的仿真模型如图 3316 所示，仿真模型与系统动态结构图的各 个环节上是对应的。
给定环节传递函数在 Simulink 工具箱中的 Sources 的 Constant，比例其他传递函数是Simulink 放大环节传递函数在Simulink工具箱中的Math Operations的Gain，工具箱中的 Continus 的 ZeroPole。
图 3316 晶闸管开环直流调速系统依据系统动态结构图的仿真模型 2．仿真参数设置双击各模型，可进行参数设置。
如 Kp＝2、Ks=44、Ts=0.00167s、T1=0.017s、R=1Ω、 Tm=0.075s、Ceφ＝0.1925Vmin/r 时系统的动态结构图如图 3317所示。
图 3317 进行参数设置后系统模型3．系统的仿真参数设置和系统的仿真系统的仿真参数设置和系统的仿真的方法与前面相同，观察仿真的电流和转速波形。
四、实验实训报告及要求1．通过示波器观察并记录直流电动机转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩曲线，改 变控制电压、励磁电压等参数，观察并记录上述曲线，并进行比较，并对结果进行分析。
2．写出本次实验实训中出现的问题及解决办法。
3．总结本次实验实训的心得与体会。