直流电机闭环调速系统设计综述

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双闭环直流电机调速系统设计

双闭环直流电机调速系统设计在这个科技高速发展的时代，咱们的交通工具也变得聪明起来。

就拿咱们开车来说吧，以前那老式的油门和刹车，现在都升级成智能的双闭环直流电机调速系统了！这玩意儿可不得了，它能让车子跑得飞快，还能稳稳当当，简直就像个听话的小精灵。

首先说说这个“双闭环”是什么意思。

简单来说，就是电机的转速控制有两个环路，一个负责输入信号，另一个负责输出结果。

这样一来，系统就能自动调节，保证车子跑得既快又稳，就像咱们开车一样，既要追求速度，又要注重安全。

再来说说这个“直流电机”，这可是个大家伙。

它不像那种交流电机，需要不断地换向，所以它的效率更高，噪音更小，而且寿命更长。

想想看，咱们的车子要是有这么一个直流电机，那岂不是既省油又环保？再说说这个“调速系统”。

它可不是随便调调就能搞定的。

你得根据车子的实际需求来设定速度，还得时刻监控电机的工作状态，确保一切正常。

就像咱们平时做饭，得先想好要做什么菜，还得时不时尝一尝味道，看看对不对口。

还有啊，这个“双闭环直流电机调速系统”还有个特别的地方，就是它能自我诊断。

一旦发现哪里不对劲，它就会立刻告诉你，让你及时处理，保证车子能继续平稳地跑。

就像咱们看病一样，有了这个功能，车子就能更好地保护咱们的安全。

当然了，这玩意儿也不是万能的。

比如有时候，咱们可能得手动调整一下速度，或者应对一些特殊情况。

这时候，咱们就得靠经验和直觉来操作，就像咱们开车时，有时候得凭感觉来加速或者减速。

总的来说，这个双闭环直流电机调速系统真是个好东西！它让咱们的车子跑得更快、更安全、更环保。

咱们开车的时候也能更加轻松愉快。

不过呢，咱们也得好好保养它，让它更好地为咱们服务。

就像咱们照顾家里的电器一样，得定期给它加油、清理灰尘，这样才能让它永远保持最佳状态。

最后再提醒一句，虽然这个系统很厉害，但也得小心使用。

咱们在享受它带来的便利的也要遵守交通规则，保证自己和他人的安全。

毕竟，咱们开车的最终目的还是为了大家的安全和舒适。

双闭环直流电机调速系统设计综述

《自动控制系统论文设计报告》班级：自动化09-1姓名：许丹阳学号：0918120123时间：2012年5月12号指导老师：丁丽娜大连海洋大学信息工程学院自动化研究所双闭环直流电机调速系统设计摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。

根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。

基于设计题目，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。

在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。

本文首先确定整个设计的方案和框图。

然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。

接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。

最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、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。

先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK 对整个调速系统进行了仿真分析，最后画出了调速控制电路电气原理图。

关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器目录一.绪论1.1直流调速系统的概述……………………………………………………………………1.2为何要采用直流调速系统………………………………………………………………1.3研究课题的目的和意义………………………………………………………………………二.直流调速系统的方案设计2.1设计内容和要求………………………………………………………………………2.1.1设计内容……………………………………………………………………2.1.2设计要求…………………………………………………………………………2.2 双闭环直流调速系统总设计框图…………………………………………………………2.3主电路的结构形式………………………………………………………………………三．调节器的设计………………………………………………………………………………3.1电流调节器的设计…………………………………………………………3.2转速调节器的设计…………………………………………………………………四．基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真……………………………………………五．课程设计总结………………………………………………………………………………六．参考文献………………………………………………………………………………………绪论1.1 直流调速系统的概述三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。

直流电动机双闭环调速系统设计

1 设计方案论证电流环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。

方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。

转速环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。

方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。

2双闭环调速控制系统电路设计及其原理综述随着现代工业的开展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。

相对于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的弱点。

双闭环控制那么很好的弥补了他的这一缺陷。

双闭环控制可实现转速和电流两种负反应的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。

其良好的动态性能主要表达在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。

正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有必要对其最优化设计进展深入的探讨和研究。

本次课程设计目的就是旨在对双闭环进展最优化的设计。

整流电路本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路，它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。

共阴极组VT1、VT3和VT5在正半周导电，流经变压器的电流为正向电流；共阳极组VT2、VT4和VT6在负半周导电，流经变压器的电流为反向电流。

变压器每相绕组在正负半周都有电流流过，因此，变压器绕组中没有直流磁通势，同时也提高了变压器绕组的利用率。

三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。

为使负载电流连续平滑，有利于直流电动机换向及减小火花，以改善电动机的机械特性，一般要串入电感量足够大的平波电抗器，这就等同于含有反电动势的大电感负载。

三相桥式全控整流电路的工作原理是当a=0°时的工作情况。

直流电机闭环调速控制系统设计和实现

实验报告直流电机闭环调速控制系统设计和实现班级:姓名:学号:时间:指导老师:2012年6月一、实验目的1．了解闭环调速控制系统的构成。

2．熟悉PID 控制规律，并且用算法实现。

二、实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块三、实验原理根据上述系统方框图，硬件线路图可设计如下，图中画“○”的线需用户自行接好。

上图中，控制机算机的“DOUT0”表示386EX 的I/O 管脚P1.4，输出PWM 脉冲经驱动后控制直流电机，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的7 号中断，用作测速中断。

实验中，用系统的数字量输出端口“DOUT0”来模拟产生 PMW 脉宽调制信号，构成系统的控制量，经驱动电路驱动后控制电机运转。

霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。

在参数给定情况下，经PID 运算，电机可在控制量作用下，按给定转速闭环运转。

系统定时器定时1ms，作为系统采样基准时钟；测速中断用于测量电机转速。

直流电机闭环调速控制系统实验的参考程序流程图如下：四、实验步骤1．参照图 6.1-3 的流程图，编写实验程序，编译、链接。

2．按图6.1-2 接线，检查无误后开启设备电源，将编译链接好的程序装载到控制机中。

3．打开专用图形界面，运行程序，观察电机转速，分析其响应特性。

4．若不满意，改变参数：积分分离值Iband、比例系数KPP、积分系数KII、微分系数 KDD 的值后再观察其响应特性，选择一组较好的控制参数并记录下来。

5．注意：在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0 的状态应保持上次的状态。

当DOUT0 为1 时，直流电机将停止转动；当DOUT0 为0 时，直流电机将全速转动，如果长时间让直流电机全速转动，可能会导致电机单元出现故障，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0的排线拔掉或按系统复位键.五、心得体会此次实验是直流电机闭环调速控制系统的设计和实现，通过这次实验，让我了解了闭环调速控制系统的基本构成。

直流电动机闭环调速系统的设计

黑龙江科技大学直流电动机闭环调速系统设计班级：电气10-12学号： 26姓名：赵轶博指导教师：吕雄飞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。

并通过仿真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。

关键词：双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器AbstractDC motor has a good starting, braking performance, and is suitable forsmoothing over a wide range of speed regulation, widely used in a lot of need for speed or fast forward and reverse drag in the field of electricity. From the control point of view, based on DC or AC drive system. The system sets up thecurrent detection, current regulator and speed detection, speed regulator, acurrent loop and speed loop, the former through feedback stable currentcomponents, which keep the speed stable through the feedback of speed detecting device, the ultimate elimination of speed error, so that the systemcan adjust the current and speed the purpose of. The system starting, speedouter loop saturation does not work, play a major role in regulating the.innercurrent.loop, starting current.to.maintain.maximum speed, the linear.change,reaches.a.given.value quickly; steady.state.operation, speed.negativefe edback outer ring plays the leading role, the speed varying with the speed for a given voltage changes, current.speed.with.the.inner the.outer.ring.of the.motor armat ure.current adjusted to.balance.the.load.current. And.the.simulation.of mathematical modeling and system simulation, analysis thecharacteristics of double closed loop DC speed regulating system.Keywords: double loop, thyristor, speed regulator, current regulator目录第一章绪论 (1)1.1设计的背景、目的及意义 (3)1.2 本设计国内、外研究应用情况 (3)1.2.1 采用新型电力电子器件 (4)1.2.2 应用现代控制理论 (4)1.2.3 采用总线技术 (4)1.3 本设计采用的技术方案及技术难点 (5)1.4 本设计的主要研究内容 (5)1.4.1 建立能够的数学模型 (5)1.4.2 经典控制部分 (6)1.4.3 仿真部分 (6)第二章理论原理 (7)2.1 方案比较 (7)2.2 方案论证 (8)2.3 方案选择 (9)2.4 设计要求 (10)第三章系统硬件设计 (11)3.1 整流变压器的设计 (11)3.1.1变压器二次侧电压U2的计算 (11)3.1.2 一次、二次相电流的计算 (12)3.1.3变压器容量的计算 (12)3.2晶闸管元件的选择 (13)3.2.1晶闸管的额定电压 (13)3.2.2晶闸管的额定电流 (13)3.3 转速给定电路设计 (14)3.5 电流检测电路设计 (16)3.6 整流及晶闸管保护电路设计 (17)3.6.1 过电压保护和du/dt限制 (18)3.6.2 过电流保护和di/dt限制 (20)3.7平波电抗器的计算 (22)3.8励磁电路元件的选择 (24)3.9 整流电路参数计算 (25)第四章软件系统设计 (28)4.1电流调节器的设计和校验 (28)4.2转速调节器的设计和校验 (30)4.3电源设计 (32)4.4 控制电路设计 (33)第五章触发电路选择与校验 (41)5.1 触发电路的选择与校验 (41)第六章系统调试 (42)6.1 系统的建模与参数设置 (42)6.2 系统仿真结果的输出及结果分析 (43)结论 (45)总结与体会 (46)致谢 (48)参考文献 (49)附录 (50)第一章绪论自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。

无刷直流电机闭环控制调速系统的设计

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控制调速系统的设计
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南京航空航天大学２、天津航空机电有限公司
所需的三相方波电流。同时ＭＣ３３接收３０９三相位置检测信号，经过ＦＶ转换，得到／个频率与电机转速成正比的脉冲信号，经过滤波电路后形成转速反馈信号送给ＭＣ３３，这样即可构成无刷直流电机的３０５转速闭环控制系统ｌ其原理图见图ｌ１ｌ。。２１核心控制单元ＭＣ３３．３０５ＭＣ３３是美国ＭＯＲ０Ａ公司研３０５Ｔ０Ｌ制的高性能无刷直流电机的专用控制器，它包含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。ＭＣ３３内含一个转子位置３０５译码器，以及可对传感器温度进行补偿的参考电平，同时还具有一个频率可编程的锯齿波振荡器、一个完全可访问的误差放大器、个脉冲调制比较器、个集电极开一三路的顶端驱动器和三个非常适用于驱动大功率ＭＯＦＴ的大电流推挽式底部驱动器ＳＥ［１２因而ＭＣ３０５一种功能齐全的电机３３是控制器。下面结合电路原理图分别介绍ＭＣ３３的各个引脚功能。３０５１ＭＣ３３的第３是正向／反向输）３０５脚入信号，当其逻辑状态改变时，传感器信号在译码器内将原来的逻辑状态改变成非，再经译码后，得到反相序的换向输出，电使机反向运转。２第４５６），，脚接收电机的三相位置检测信号，ＭＣ３３经过内部的芯片译码电３０５路监测这三个输入信号，提供一个合适序

直流电机闭环调速控制系统设计报告

目录 (1)一、课设任务……………………………………………………。

2 1。

1设计内容…………………………………………………。

.2 1。

2具体要求………………………………………………….。

2 1。

3程序调试建议……………………………………………。

2二、系统方案 (3)三、硬件设计……………………………………………………。

33.1数码管显示和行列式键盘电路...............................。

4 3。

2数模变换电路...................................................。

5 3。

3直流电机驱动电路.............................................。

6 3.4片选译码电路 (7)3。

5 RAM电路 (7)四、软件设计 (8)五、调试及结果 (19)六、心得体会……………………………………………………。

.19七、参考文献……………………………………………………。

20八、附录………………………………………………………….。

20直流电机闭环调速控制系统设计报告一、课设任务1．1设计内容：以实验室实验装置为设计对象，从中选择出合适的部分,构成一个直流电机恒转速控制系统,具有如下功能:1、可以通过按键设定直流电机转速（转 / 分钟,r/min)；2、可以实时显示电机转速,同时显示设定值(各用三位显示）；3、运行过程中改变负载可以维持设定的转速稳定后保持不变。

（稳态误差小于等于设定值的5％)4、开始时只显示设定值，采集值显示为0,按运行键后显示实时采集值与设定值，左边三位是设定值，右边三位是实时值；5、设置停止运行键，控制直流电机停止运行；6、其它扩展发挥功能。

1.2具体要求：1、根据功能要求从实验装置上选择合适电路构成系统，用protel软件画出原理图与控制系统结构图,分析系统工作过程；2、根据实验装置具体情况确定接线方法,从而确定各端口的口地址(D/A、键盘、显示等)；3、采用PID算法作为恒转速控制算法,对PID算法加以分析说明；4、按照系统工作过程要求编制程序,画出流程图与编写具体程序；5、调试运行,记录运行结果；6、书写课程设计报告，符合学院有关课程报告的要求。

直流电机的闭环调速系统设计

直流电机的闭环调速系统设计一、设计要求利用PID控制器、光电传感器及F/V转换器设计直流电机的闭环调速系统。

二、应用器材PCB板一块、LM331、ST151各一块、LM324两块，小型直流电机、电阻、电容若干、导线若干；实验箱，稳压电源，万用表，烙铁，PC机；三、辅助软件MATLAB系统仿真软件，EWB；四、设计方案分析为了提高直流调速系统的动静态性能指标，对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。

本次课程设计中我们采用单闭环调速系统。

原理框图如下：输出五、实验说明在本实验中，输入端加上一定范围的电压后，通过PID控制器以控制电机带动叶轮转动，光电传感器将电机叶轮的转速转变为频率信号输出，最后经F/V转换器将频率信号转变为反映电机转动的电压信号作为反馈。

给定不同的输入电压，电动机转速将有明显的变化。

六、硬件设计PID比例积分微分控制器一般用到的参数是：Kp，Ki, Kd，其转换关系如下：Kp=Kp, Ki=Kp/Ti, Kd=Td*KpPID调节器分析:1、PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID调节器人们又常称为PID控制器，是比例P (Proportional)、积分I (Integral)、微分D (Differential《lm324引脚图》《lm324管脚图》《lm324原理图》LM324的分析：LM324为四运放集成电路，在PID调解器中得到了运用，它采用了14脚双列直插塑料进行封装。

内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。

电路功耗很小，lm324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。

它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。

它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。

每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。

直流电机双闭环调速系统设计综述

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (1)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 (3)2.2.1静态性能指标 (3)2.2.2动态的性能指标 (4)2.3双闭环直流调速系统的组成 (6)3 双闭环直流调速系统的设计 (8)3.1电流调节器的设计 (8)3.2转速调节器的设计 (10)3.3闭环动态结构框图设计 (12)3.4设计实例 (12)3.4.1设计电流调节器 (13)3.4.2设计转速调节器 (15)4.Matlab仿真 (17)4.1仿真结果分析 (19)5 结论 (20)参考文献 (21)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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，电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军工等行业。

这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。

有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。

以上等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。

因此被控制对象的参数发生改变或非线性特性，使得线性的常参数的PID控制器往往顾此失彼，不能使得系统在各种工况下都保持与设计时一致的性能指标，常常使控制系统的鲁棒性较差，尤其对模型参数变化范围大且具的非线性环节较强的系统，常规PID调节器就很难满足精度高、响应快的控制指标，往往不能有效克服模型参数变化范围大及非线性因素的影响。

转速电流双闭环直流调速系统设计

转速电流双闭环直流调速系统设计一、引言直流调速系统是控制直流电机转速的一种常用方法。

在实际应用中，为了提高系统性能，通常采用双闭环控制结构，即转速环和电流环。

转速环用于控制电机转速，电流环用于控制电机电流。

本文将对转速、电流双闭环直流调速系统进行详细设计。

二、转速环设计转速环的主要功能是通过控制电机的转矩来实现对转速的精确控制。

转速环设计步骤如下：1.系统建模：根据电机的特性曲线和转矩方程，建立电机数学模型。

通常采用转速-电压模型，即Tm=Kt*Ua-Kv*w。

2.设计转速环控制器：选择适当的控制器类型和参数，比如PID控制器。

根据电机数学模型，可以使用根轨迹法、频域法等进行控制器参数设计。

确定控制器增益Kp、Ki和Kd。

3.闭环仿真：使用仿真软件，进行闭环仿真，验证控制器的性能。

4.实际系统调试：将设计好的转速环控制器实施到实际系统中，进行调试和优化。

根据实际情况对控制器参数进行微调。

三、电流环设计电流环的主要功能是控制电机的电流，以确保电机输出的转矩能够满足转速环的要求。

电流环设计步骤如下：1.系统建模：根据电机的特性曲线和电流方程，建立电机数学模型。

通常采用电流-电压模型，即Ia=(Ua-R*Ia-Ke*w)/L。

2.设计电流环控制器：选择适当的控制器类型和参数，比如PID控制器。

根据电机数学模型，可以使用根轨迹法、频域法等进行控制器参数设计。

确定控制器增益Kp、Ki和Kd。

3.闭环仿真：使用仿真软件，进行闭环仿真，验证控制器的性能。

4.实际系统调试：将设计好的电流环控制器实施到实际系统中，进行调试和优化。

根据实际情况对控制器参数进行微调。

四、双闭环控制系统设计在转速环和电流环都设计好的基础上，将两个闭环控制器连接起来，形成双闭环控制系统。

具体步骤如下：1.控制系统结构设计：将电流环置于转速环的前端，形成串级控制结构。

2.系统建模：将转速环和电流环的数学模型进行串联，建立双闭环控制系统的数学模型。

直流电机的闭环调速系统设计

控制系统课程设计报告书系部名称：学生姓名：专业名称：班级：直流电机的闭环调速系统设计、设计要求:利用PID 控制器、光电传感器及F/V 转换器设计直流电机的闭环调速系统。

要求：给定直流小电机，设计模拟 PID 控制器，利用传感器检测速度(ST15、LM331),搭建成闭环控制电机转速系统。

(1) 阶跃响应的超调量：(T %<20%; (2) 阶跃响应的调节时间：t s =1s ± 0.02so1方案设计：器材:电路板、PID 控制器、小型直流电机、LM331、ST151各一片电阻、电容若干、导线、LM324若干原理框图：输入注：1. 输入电源信号与反映电机转速变化的电压信号的反馈调节电压信号，作为共同输入，通过PID 控制器调节，驱动电机工作。

2. 电动机转动叶轮，叶轮通过转动在光电传感器处产生脉冲信号并输入给 F/V 转换器；F/V 转换器将频率信号转换为电压信号，将此作为反馈信号然后通过 PID控制器对输出电压进行校正。

2、背景知识介绍：(1)选题背景及意义在电气时代的今天，电动机一直在现代化生产和生活中起着十分的重要的作用。

无论是在农业生产、交通运输、国防、医疗卫生、商务与办公设备，还是在日常的生活中的家用电器，、设计方案分析输出都大量地使用着各种各样的电动机。

对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制两种，简单控制是只对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。

这类控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件来实现。

复杂控制是只对电动机的转角、转矩，电压、电流等物理量进行控制，而且有时往往需要非常精确的控制。

以前对直流的简单控制的应用很多，但是，随着现代步伐的迈进，人们对自动化的要求越来越高，使直流电机的PID控制控制逐渐成为主流，实现对电机转速的精确控制。

(2)系统校正系统校正，就是在系统中加入一些参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生改变，从而满足给定的各项性能指标，在系统校正中，当系统的性能指标以单位阶跃响应的峰值时间、调节时间、超调量、阻尼比、稳态误差等时域特征量给出时，一般采用的是根轨迹校正法，实验所用软件为MATLAB、EWB软件，使用MATLAB软件绘制系统校正前后的根轨迹图，系统的闭环阶跃响应，观察系统校正前后的各项性能指标是否满足系统所需性能指标，在Simulink界面下或使用EWB软件对校正前后的系统进行仿真运行，观察系统输出曲线的变化。

双闭环直流电机调速系统设计

双闭环直流电机调速系统设计在今天的科技世界里，电机就像是家里的“万能小助手”，无处不在。

你想想，电风扇、洗衣机、甚至小汽车，都少不了它们的身影。

而双闭环直流电机调速系统就是这个小助手的“智囊团”，让它在各种环境中游刃有余，真是个神奇的存在。

今天，我们就来聊聊这个系统是怎么工作的，听起来是不是有点高大上？别担心，咱们用通俗易懂的语言来探讨，让你在闲聊中也能装装逼！1. 什么是双闭环控制？1.1 直流电机的基本知识直流电机，这东西其实就是通过直流电来转动的电机，简单说，就是通过电流来产生磁场，让电机的轴子转动起来。

想象一下，你在玩一辆遥控小车，控制它的速度和方向，其实和电机的工作原理类似。

电流大了，小车跑得快；电流小了，小车就慢了。

是不是很简单？不过，要把这个电机调得又快又稳，就得靠我们的双闭环系统了。

1.2 双闭环系统的工作原理双闭环控制，顾名思义，分为两个环，一个是速度环，一个是电流环。

速度环就像是你的眼睛，时刻盯着电机的转速，确保它不会跑偏。

而电流环就像是你的手，及时调整电机所需的电流，让它在需要的时候有充足的动力。

就好比你骑自行车，风一吹，你得用力蹬脚踏，让车子稳稳前行，这就是速度和电流的配合。

两者相辅相成，形成了一个良性的循环，确保电机在各种负载下都能稳定工作。

2. 设计双闭环系统的重要性2.1 提高系统性能你想啊，电机如果没有双闭环控制，开得快的时候，可能转速就飙到天上，没法控制；慢的时候，又感觉力不从心。

这就像你打球，想要扣篮却被卡在了框下，真是让人心急火燎！而有了双闭环系统，电机就能在不同的环境中保持稳定的转速，性能大大提升。

无论是重载还是轻载，电机都能游刃有余，根本不在话下。

2.2 降低能耗再来谈谈能耗的问题。

我们都知道，能源危机可是个大麻烦。

双闭环系统能够通过实时监测和调节，确保电机在最优状态下运行，从而降低能耗。

想象一下，省电就像是在家里随便找零花钱，谁不乐意呢？通过科学合理的控制，电机就能用更少的电，做更多的事，真是一举两得！3. 实际应用案例3.1 工业自动化说到双闭环系统的实际应用，那可真是多得数不过来。

直流电机速度闭环控制系统设计报告

目录一、课题简介 (1)二、方案设计 (1)1. 系统整体设计 (1)2. 电机的传递函数 (2)3．集成H桥驱动器 (3)4. 发电机传递函数 (5)5. 信号整形电路 (5)6. 显示电路 (6)7. D/A转换电路 (7)8．51单片机最小系统 (8)三、电机实验模型的建立 (8)四、控制系统仿真分析 (11)1. 电机的开环特性仿真分析 (11)2. 闭环控制器的设计 (12)3. 离散域对控制系统的仿真分析 (14)3.1 PI调节器的离散化 (15)3.2零阶保持器与电机传函的离散化 (15)3.3离散域仿真分析 (15)五、系统实际效果与理论分析的比较 (16)1. 电机的开环特性 (16)2. 电机系统的闭环特性 (17)2.1 闭环系统消除稳态误差 (17)2.2 正阶跃响应特性 (18)2.3 正、负阶跃响应特性 (19)2.4 闭环系统抗扰动能力 (19)六、控制算法的实现 (20)七、总结 (21)1.实验过程中存在的问题 (21)1.1电机模型的测量不够精确 (21)1.2电机模型的降阶处理 (21)1.3电机转速的测量 (21)1.4微处理器的选择 (22)2.实验收获与体会 (22)附录一 (23)附录二 (23)附录三(离散域仿真补充) (33)直流电动机速度闭环控制系统设计报告（华中科技大学电气学院武汉430074）一、课题简介现代化生产和生活中，电动机的作用十分重要，无论是交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、农业生产、商务与办公设备，还是日常生活中的家用电器，都大量地使用各种各样的电动机。

据有关资料介绍，现有90%以上的动力源来自于电动机，我国生产的电能大约有60%消耗于电动机。

因此，研究电动机的控制系统是有较大的现实意义的。

目前电动机的主流控制都是由微机完成的。

电机微机控制系统主要用于一下两个方面：（1）发电机励磁系统的控制用于保证正常工作时发电机电压稳定，发生故障后尽可能保持稳定运行，达到最优化控制的目的。

直流双闭环调速系统设计与仿真

直流双闭环调速系统设计与仿真一、直流双闭环调速系统的基本原理电流环用于控制电机的电流，通过测量电机的电流反馈信号与给定的电流信号进行比较，得到误差信号，然后经过PID控制器计算控制信号，最后通过逆变器输出给电机控制电流。

二、直流双闭环调速系统的设计1.确定系统参数：包括电机的转矩常数，转矩惯量，电感，电阻等参数。

2.设计速度环控制器：根据转速信号和转速误差信号，设计速度环控制器的传递函数。

可以选择PID控制器，也可以选择其他类型的控制器。

3.设计电流环控制器：根据电流信号和电流误差信号，设计电流环控制器的传递函数。

同样可以选择PID控制器或其他类型的控制器。

4.进行系统仿真：将设计好的速度环和电流环控制器加入电机模型，进行系统仿真。

通过调整控制器参数，观察系统的响应特性，可以优化系统性能。

5.调整控制参数：根据仿真结果，调整控制器的参数，使系统响应更加快速、稳定。

三、直流双闭环调速系统的仿真1.定义系统模型：建立直流电机的状态方程，包括速度环和电流环的动态方程。

2.设定系统初始条件和输入信号：设置电机的初始状态和给定的转速信号以及电流信号。

3.选择控制器类型和参数：根据设计要求，选择控制器类型和参数。

可以选择PID控制器，并根据调试经验选择合适的参数。

4.搭建控制系统模型：将速度环和电流环的控制器模型和电机模型连接在一起，构建闭环控制系统模型。

5.进行系统仿真：利用MATLAB或其他仿真软件进行系统仿真，根据给定的转速信号和电流信号，观察系统的响应特性。

四、直流双闭环调速系统的优化1.参数调整：根据仿真结果，调整控制器的参数，使系统的性能得到优化。

可以通过试探法或自适应调节方法进行参数调整。

2.饱和处理：考虑到电机的饱和特性，可以在控制器中添加饱和处理模块，以提高系统的稳定性和抗干扰能力。

3.鲁棒性设计：考虑到系统参数的不确定性，可以采用鲁棒控制方法，提高系统的鲁棒性能。

4.死区补偿：在电机控制中常常会出现死区现象，可以在控制器中添加死区补偿模块，以减小死区对系统性能的影响。

直流电机双闭环调速系统设计

存档日期：存档编号：本科生毕业设计（论文）论文题目：直流电机双闭环调速系统设计*名：***学院：电气工程及自动化专业：自动化班级、学号：10电51 ***********师：***江苏师范大学教务处印制摘要直流调速系统的控制一般都是由转速、电流反馈来完成的，它的静态性能和动态性能都是十分杰出的，正是由于它的这些优点使其使用范围也很广泛。

其主要通过晶闸管可控整流电源来调节电源的大小。

根据题目的设计要求，调速系统一共有两个控制器，它们分别是转速控制器（ASR）和电流控制器（ACR）。

速度控制系统的电源电路的设计是使用三相全控桥整流电路实现的。

在设计中，首先对总体规划的设计图进行了确定。

之后又对主电路的结构形式以及各个元器件进行了确定和设计。

与此同时，对包括晶闸管、电抗器等元件的参数进行了计算。

在本文的最后一个部分，主要围绕本设计最重要的部分，直流调速系统的转速环和电流环进行设计。

为了使速度和电流两个负反馈可以发挥一定的作用，因此，应该使其嵌套连接在速度和电流负反馈之间。

单纯的从布局上来看的话，电流环在转速环的内部，因此电流环被叫做内环，相应的转速环就被称为外环。

这样设计之后，以电流负反馈、转速负反馈为核心的调速系统就这样形成了。

在对所有部分设计都完成了之后，采用MATLAB对整个系统进行仿真实验，并对数据进行分析，得出结论。

关键词：直流电动机双闭环调速系统转速负反馈电流负反馈AbstractThe speed and current feedback control of dc speed control system has excellent static and dynamic performance and the most widely application scope. It through thyristor controlled rectifying power supply to adjust the size of the power supply mainly. According to the design requirements of the title, it uses ASR and ACR as the controller of speed control system in the control circuit. The power supply circuit of the speed control system of design uses the Sedan fully-controlled bridge rectifier circuit. Firstly, we need determine the overall plan and diagram of this design before the design. Secondly, we need identify and design the structure of main circuit and the various components. At the same time, including the parameters of thyristor, reactor, etc. Finally, focus on the design of the most important two parts which are speed loop and current loop dc speed control system in the design. In the system were introduced speed negative feedback and current feedback and the implementation of a nested connection can realize the speed and current two kind of negative feedback effect between the two respectively. On the layout of it simply, current loop is referred to as the inner ring, because it is in the inside. Speed ring is called the outer ring, because current loop is in the interior of the speed loop. Through this design, the core of the double closed loop speed regulation system: speed negative feedback and current feedback is formed. After all parts of the design is done, using MATLAB simulation to do the experiments to the whole system and analyze the data, we can safely draw the conclusion.Keywords: DC motor; double closed loop; speed ring; current loop目录摘要 (I)Abstract (II)1 概述 (1)1.1 直流调速系统的概述 (1)1.2 研究课题的目的和意义 (1)1.3 国内外研究现状 (2)1.4 设计内容和要求 (2)1.4.1 设计要求 (2)1.4.2 设计内容 (2)2 双闭环直流调速系统设计框图 (3)3 双闭环直流调速系统的工作原理和数学模型 (4)3.1 双闭环直流调速系统的工作原理 (4)3.1.1 转速控制的要求和稳态调速性能指标 (4)3.1.2 直流调速系统所要解决的两个基本问题 (5)3.1.3 直流双闭环调速系统原理框图 (6)3.1.4 双闭环直流调速系统的动态过程分析 (7)3.1.5 数学模型的参数的确定 (9)4 系统主电路的结构 (11)4.1 主电路拓扑结构的确定 (11)4.1.1 可控直流电源的选择 (11)4.1.2 主电路原理图 (12)4.2在额定励磁下直流电动机的数学模型 (12)5 主电路各器件的选择和参数计算 (14)5.1 主电路保护电路的设计的必要性 (14)5.1.1 过电压保护设计 (15)5.1.2 过电流保护设计 (16)5.2 整流变压器和晶闸管的选择与计算 (16)5.2.1 整流变压器的计算 (17)5.2.2 晶闸管参数的计算 (17)5.2.3 平波电抗器参数的计算 (18)6 利用工程设计的方法设计电流、转速反馈控制调节器 (19)6.1 主要设计内容 (19)6.2 工程设计的基本步骤 (19)6.3 设计所需要的基本数据与设计指标 (20)6.3.1 基本数据 (20)6.3.2 设计所要求的指标 (21)6.4 用工程设计方法设计电流调节器 (22)6.4.1 电流调节器的设计及其动态结构框图的简化 (22)6.4.2 电流环时间常数的确定 (23)6.4.3 电流调节器的设计 (23)6.4.4 电流环参数计算 (24)6.4.5 校验近似条件 (26)6.4.6 电流环的跟随性能指标 (26)6.5 用工程设计方法设计转速调节器 (27)6.5.1 电流环的等效传递函数 (27)6.5.2 转速调节器动态结构框图的简化 (27)6.5.3 转速调节器的设计 (28)6.5.4 转速调节器参数的计算 (30)6.5.5 转速环性能指标的检测 (32)7 双闭环直流调速系统的数字仿真 (33)7.1 基于工程设计的方法的数字仿真 (33)7.2 结果分析 (34)8 结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)1 概述1.1 直流调速系统的概述直流电动机在近三十多年的时间里在很多方面都有了很大的改进，特别是在调速控制方面，其变革是十分重大且有意义的。

直流电动机双闭环调速系统课程设计

直流电动机双闭环调速系统课程设计一、引言直流电动机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产和日常生活中。

在实际应用中，为了满足不同的工作要求，需要对电动机进行调速。

传统的电动机调速方法是通过改变电源电压或者改变电动机的极数来实现，但这种方法存在调速范围小、调速精度低、调速响应慢等问题。

因此，现代工业中普遍采用电子调速技术，其中双闭环调速系统是一种常用的调速方案。

二、直流电动机双闭环调速系统的原理直流电动机双闭环调速系统由速度环和电流环组成。

速度环是通过测量电动机转速来控制电动机的转速，电流环是通过测量电动机电流来控制电动机的负载。

两个环路相互独立，但又相互联系，通过PID控制器对两个环路进行控制，实现电动机的精确调速。

三、直流电动机双闭环调速系统的设计1.硬件设计硬件设计包括电源模块、电机驱动模块、信号采集模块和控制模块。

其中电源模块提供电源，电机驱动模块将电源转换为电机驱动信号，信号采集模块采集电机转速和电流信号，控制模块根据采集到的信号进行PID控制。

2.软件设计软件设计包括PID控制器设计和程序编写。

PID控制器是直流电动机双闭环调速系统的核心，其作用是根据采集到的信号计算出控制量，控制电机的转速和负载。

程序编写是将PID控制器的计算结果转换为电机驱动信号，实现电机的精确调速。

四、直流电动机双闭环调速系统的实现1.电路连接将电源模块、电机驱动模块、信号采集模块和控制模块按照设计要求连接起来。

2.参数设置根据电机的参数和工作要求，设置PID控制器的参数，包括比例系数、积分系数和微分系数等。

3.程序编写根据PID控制器的计算结果，编写程序将其转换为电机驱动信号，实现电机的精确调速。

五、直流电动机双闭环调速系统的应用直流电动机双闭环调速系统广泛应用于工业生产和日常生活中，如机床、风机、水泵、电梯等。

其优点是调速范围广、调速精度高、调速响应快、负载能力强等。

六、总结直流电动机双闭环调速系统是一种常用的电子调速方案，其原理是通过速度环和电流环相互独立但相互联系的方式，通过PID控制器对两个环路进行控制，实现电动机的精确调速。

pwm直流双闭环调速系统设计

PWM直流双闭环调速系统设计引言PWM（Pulse Width Modulation）直流双闭环调速系统是一种常用于电动机调速的控制系统。

在许多应用中，需要对电动机的速度进行精确控制，以满足不同的工作需求。

PWM直流双闭环调速系统通过不断调整电动机输入电压的占空比，使电动机保持稳定的转速，具有快速响应、良好的稳定性和较大的负载适应能力等优点。

本文将介绍PWM直流双闭环调速系统的设计原理、硬件电路和控制算法，并提供代码示例和性能分析。

设计原理闭环控制系统PWM直流双闭环调速系统由两个闭环控制回路组成：速度闭环和电流闭环。

速度闭环通过反馈电动机的实际转速来调整电动机输入电压，以使其达到期望转速。

电流闭环通过反馈电动机的实际电流来调整PWM信号的占空比，以使电动机输出的扭矩与负载要求相匹配。

速度闭环控制速度闭环控制由速度传感器、比例积分控制器和电动机驱动器组成。

速度传感器通常采用编码器或霍尔传感器来测量电动机转速，并将其转换为电压信号。

比例积分控制器根据速度误差和积分误差来计算控制器输出，并将其输入给电动机驱动器。

电流闭环控制电流闭环控制由电流传感器、比例积分控制器和PWM模块组成。

电流传感器用于测量电动机的电流，并将其转换为电压信号。

比例积分控制器计算电流误差和积分误差，并生成控制器输出，将其输入给PWM模块。

硬件电路设计PWM直流双闭环调速系统的硬件电路设计包括电源模块、电流传感器、速度传感器、比例积分控制器、PWM模块和电动机驱动器等。

电源模块电源模块用于提供系统所需的直流电压。

它可以采用稳压稳流电路来稳定输出电压和电流。

电流传感器电流传感器用于测量电动机的电流。

常用的电流传感器包括霍尔传感器和电阻传感器。

它将电动机的电流转换为电压信号，并输入给比例积分控制器。

速度传感器速度传感器用于测量电动机的转速。

常用的速度传感器有编码器、霍尔传感器和光电传感器等。

比例积分控制器比例积分控制器是PWM直流双闭环调速系统的核心控制模块。

双闭环直流电机不可逆调速系统设计

双闭环直流电机不可逆调速系统设计
一、系统介绍
双闭环直流电机不可逆调速系统是一种应用直流电动机的调速系统，该系统具有对电机转速的精确控制和安全性高的特点，一般用于低速的直流电机。

双闭环调速系统通常由电动机控制器、电动机和负载2个部分组成，分别实现电机输出扭矩控制、电流控制和转速控制，从而达到电机的调速控制。

二、系统原理
双闭环调速系统由2个调节及控制部分组成，分别是闭环电流控制系统和闭环转速控制系统，两部分互为补偿，实现了转速的精确控制。

闭环电流控制系统：围绕反馈信号monitor电流大小，调整输入指令电流，控制电机输出的扭矩，从而恒定电流，提升电机的输出功率。

闭环转速控制系统：利用信号反馈给出的电机转速参数，实时调整参考转速信号，控制功率输出，实现精确调速，提升电机的输出转速。

三、系统可靠性
随着双闭环调速系统的发展，它的可靠性也得到了极大的提高，它围绕着两个闭环模式，实现了安全性和稳定性的控制：
（1）输出电流闭环控制：可以精确控制输出电流，使电机的输出功率稳定，进而实现转速的控制；。

直流电机双闭环调速控制系统设计

摘要近年来，自动化控制系统在各行业中得到了广泛的应用和发展，而直流调速系统作为电力拖动系统的主要方式之一，在现代化生产中起着十分重要的作用。

随着微电子技术的不断发展，计算机在调速系统中的应用使控制系统得到简化，体积减小，可靠性提高，而且各种经典和智能算法也都分别在调速系统中得到了灵活的应用，以此来达到最优控制效果。

以单片机为控制核心的数字直流调速系统有着许多优点：山于速度给定和测速采用了数字化，能够在很宽的范圉内高精度测速，所以扩大了调速的范圉，提高了测速控制系统的精度；山于硬件的高度集成化，所以使得零部件数量大大减少；山于很多功能都是山软件实现的，使硬件得以简化，因此故障率小；单片机以数字信号工作，控制方法灵活便捷，抗干扰能力较强。

本论文在直流调速系统理论研究的基础上，以80C196KC单片机为控制核心，对双闭环直流调速系统中的转速调节器采了用PID控制算法、电流调节器釆用了PI算法，设计了一套全数字直流电机闭环调速系统。

并且介绍了直流电机调速系统的功能和特性，分析了双闭环PID 控制的调速系统的数学模型，确定了电流环和转速环的比例和积分系数。

此外，本次设计釆用了数字式速度给定和数字式测速方法，大大提高了速度控制的精度。

关键词：直流电动机；调速；PID控制；双闭环目录摘要 (I)目录................................................................... I I 1设计任务： (1)1.1技术数据 (1)1.2要求完成的任务 (1)2直流电机双闭环系统的组成 (1)2. 1双闭环系统总体原理结构方案设计 (1)2.2双闭环系统各组成部分电路方案设计 (2)2. 2.1晶闸管整流电路及保护电路 (2)2. 2.2触发控制电路 (4)2. 2.3系统给定 (6)2. 2.4检测电路 (6)2. 2.5调节器的选择 (8)3.1电流调节器 (13)3.2转速调节器 (15)4参考文献 (15)5 附录 (15)1设计任务：1.1技术数据（1）用线性集成电路运算放大器作为调节器的转速、电流无静差直流控制系统，主电路由晶闸管可控整流电路供电的V-H系统电动机：额定数据40KW, 220V, 210A, 1000r/min,电枢电阻Ra二0. 5Q, Rrec=O. 8, Ks=40飞轮转矩:Kgm*m=7. 0,过载倍数1. 5晶闸管可控整流电路：三相桥式整流电路，整流变压器Y/Y连接，二次测线电压U沪230VV-H系统电枢回路总电阻：R二1Q测速发电机：永磁式，额定数据23. 1W, 110V, 0. 21A, 1900r/min（2）稳态性能指标生产机械要求调速范围：D二10；静态率：s%W5%（3）动态性能指标起动超调量：on o ■ %W5%扰动产生的动态偏差：（nma厂nmin）/nmin *100%^ 10% ;恢复时间：tyW0.5s（4）对起动、停车的快速性无特别要求1.2要求完成的任务1•完成直流转速、电流双闭环系统整体设计2.按性能系统调节器的设计及相关计算3•在实验室完成转速、电流双闭环系统的实验4.呈交一份不少于5000字课程设计说明书，一套设计图纸，一份实验报告2直流电机双闭环系统的组成2.1双闭环系统总体原理结构方案设计直流电机双闭环系统原理图及其描述图2-1直流电机双闭环系统原理图转速电流双闭环控制的直流调速系统是最典型的直流调速系统，其原理结构如图2-1所示。