带转速负反馈的有静差直流调速系统的原理与仿真分析
0实验一：转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数
0实验一：转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数实验一:转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数转速负反馈闭环调速系统系统仿真框图及参数(sI dL- * n(s) ) (s) U n+ + + + - + -,图一比例积分控制的直流调速系统的仿真框图图一中是转速负反馈闭环调速系统的仿真框图，由框图中可以看出:1、该系统是采用PI调节器进行调节的，PI调节器的传递函数如下式所示:其中，是比例系数，积分系数=。
2、该系统采用的是单闭环系统，通过把转速作为系统的被调节量，检测误差，纠正误差，有效地抑制直至消除扰动造成的影响。
各环节参数如下:直流电动机:额定电压U= 220V，额定电流，额定转速,N电动机电动势系数。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数，滞后时间常数0.00167s。
电枢回路总电阻R = 1.0,，电枢回路电磁时间常数，电力拖动系统机电时间常数。
转速反馈系数, , ,,,,。
对应额定转速时的给定电压。
转速负反馈闭环调速系统的仿真1. 仿真模型的建立比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型进入MATLAB，并打开SIMULINK模块浏览器窗口，建立一个新的模型，并复制入相应模块，修改模块的参数.当其中PI调节器的至暂定为，1/, = 11.43时，把从10.0修改为0.6后控制参数的仿真结果:图1 电枢电流随时间变化的规律图2电机转速随时间变化的规律由图1可知电流的最大值为230A左右，显然不满足实际要求，故后面需对此进行处理，采用带电流截止负反馈环节的直流调速系统。
其中，由图2 scope输出结果中可以得出该控制系统的最大超调量M、上升时间 ,调p整时间，取值分别为:M= 108r/min, = 0.12s, = 0.28s(估计值) p2. PI调节器参数的调整改变PI调节器的参数，并在启动仿真，分别从仿真曲线中得到的最大超调量及调整时间，相互间进行比较，如下表所示最大超调量比例系数积分系数调整时间(s) M(r/min) p0.25 3 0 >0.6 0.56 3 0 >0.6 0.56 11.43 108 0.28 0.8 11.43 63 0.28 0.8 15 152 0.23由表中可以看出，改变PI调节器的参数，可以得到转速响应的超调量不一样、调节时间不一样的响应曲线。
转速负反馈单闭环有差直流调速系统
JIU JIANG UNIVERSITY电力电子技术课程设计题目转速负反馈单闭环有差直流调速系统院系电子工程学院专业自动化姓名王强年级电A113201(13)指导教师张波2014年 6 月电力电子技术课程设计摘要运动控制系统中应用最普遍的是自动调速系统。
自动调速系统主要包括直流调速系统和交流调速系统。
在高性能的拖动技术领域中，相当长时间内基本采用直流电力拖动系统。
直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速，已满足工作机械的要求。
从机械特性上看就是通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和负载机械特性的的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。
本文以直流电动机为对象，对转速负反馈有差直流调速系统在单闭环控制下的情形，进行了深入的分析研究，并用计算机仿真工具MATLAB的Simulink工具箱对系统模型进行了仿真研究。
关键词：直流电机调速；单闭环；MATLAB仿真目录引言 (1)1 设计任务及要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)2 设计方案论证 (3)3 设计电路的原理分析 (4)3.1 单闭环控制的直流调速系统的组成 (4)3.2 转速单闭环直流电机调速系统的静态分析 (5)3.3 反馈控制单闭环直流调速系统的动态分析 (7)3.4 转速负反馈单闭环有差直流调速系统原理 (8)4 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的仿真模型 (9)4.1 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的建模 (9)4.2 仿真模型使用模块提取的路径及其参数设置 (9)5 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的仿真及分析 (11)5.1 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的仿真 (11)5.2 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的仿真结果分析 (11)结论 (12)参考文献 (13)转速负反馈单闭环有差直流调速系统引言三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。
首先实现了整流器的更新换代，以三相整流桥等整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。
直流调速系统仿真.doc
直流调速系统仿真目录一．直流调速系统仿真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.PWM直流调速系统仿真二．双闭环直流调速系统1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1.2双闭环直流调速系统的组成1.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性1.4双闭环直流调速系统的数学模型2系统设计方法及步骤2.1系统设计的一般原则2.2电流环设计2.2.1确定时间常数2.2.2选择电流调节器结构2.2.3选择电流调节器参数2.2.4校验近似条件2.3转速环设计2.3.1确定时间常数2.3.2选择转速调节器结构2.3.3选择转速调节器参数2.3.4校验近似条件三．Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析3.1Matlab和Simulink简介3.2 Matlab建模与仿真3.3电流环的MA TLAB计算及仿真3.3.1电流环校正前后给定阶跃响的MA TLAB计算及仿真3.3.2绘制单位阶跃扰动响应曲线并计算其性能指标3.3.3单位冲激信号扰动的响应曲线3.3.4电流环频域分析的MA TLAB计算及仿真3.4转速环的MA TLAB计算及仿真3.4.1转速环校正前后给定阶跃响应的MA TLAB计算及仿真3.4.2绘制单位阶跃信号扰动响应曲线并计算其性能指标3.4.3单位冲激信号扰动的响应曲线3.4.4转速环频域分析的MA TLAB计算及仿真4V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图摘要直流调速系统有多种调速方法，各种方法各有优缺点。
就性能而言，闭环性能优于开环，双闭环性能优于单闭环，然而对于实际系统，还要考虑系统的成本和复杂性，因此各种方法都有一定的适应场合。
转速反馈控制直流调速系统
3
稳态分析
下面分析闭环调速系统的稳态特性，以确定它如何能 够减少转速降落。为了突出主要矛盾，先作如下的 假定：
1）忽略各种非线性因素，假定系统中 各环节的输入输出关系都是线性的， 或者只取其线性工作段。 2）忽略控制电源和电位器的内阻。
4
稳态分析( Fig2-18)
2.3 转速反馈控制的直流调速系统
2.3.1 ~数学模型 2.3.2 比例控制的直流调速系统 2.3.3 比例积分控制的无静差直流调速系统 2.3.4 直流调速系统的稳态误差分析
1
闭环系统应该以什么量作为反馈量？ ➢ 系统组成，调节原理 ➢ 稳态分析(静特性) ➢ 闭环系统的稳态结构框图
2
系统组成，调节原理
（3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提 高调速范围。
如果电动机的最高转速都是nN，而对最低速
静差率的要求相同，那么：
开环时， 闭环时，
Dop
nNl(1s)
再考虑式（2-49），得
Dcl(1K)Dop
(2-50)
22
要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
转速负反馈系统中各环节的稳态关系如下：
电压比较环节 放大器 电力电子变换器
调速系统开环机械特性 测速反馈环节
Un Un*Un
Uc KpUn
Ud0 KsUc
n Ud0 IdR Ce
Un n
以上各关系式中
Kp— 放大器的电压放大系数； Ks— UPE的电压放大系数；
— 转速反馈系数（V·min/r）；R— 电枢回路总电阻；
从静特性分析中可以看出，由于采用了比例放大
器，闭环系统的开环放大系数K值越大，系统的
带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真
潇湘学院《课程设计报告》题目：带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：陈敏初始条件：1．技术数据输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流 36A 额定励磁电流2A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆电枢回路电感100mH电机机电时间常数2S电枢允许过载系数1.5额定转速 1430rpm2．技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤2%, 调速范围 D≥10 ）动态指标：系统稳定要求完成的主要任务:1．技术要求：(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(2) 根据指标要求进行动态校正，选择调节器的参数，并确定电流截止负反馈环节的相关参数，(3) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续2．设计内容：(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2) 根据带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器和电流截止负反馈的作用,(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB 来进行调节器的参数调节。
(4) 绘制带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书目录摘要 (3)1.闭环调速控制系统构成 (5)1.1 主电路 (5)1.2 原理框图 (5)2带电流截止负反馈的转速负反馈的分析 (6)2.1电流截止负反馈的提出 (6)2.2 电流截止负反馈环节 (7)2.3 带电流截止负反馈调速系统结构框图和静特性 (8)3 参数设计 (10)3.1整体分析 (10)3.2稳定性参数计算和判断 (10)3.3 转速调节器校正 (11)3.3.1 PI调节器结构 (11)3.3.2 调节器的选择 (12)3.4 电流截止负反馈参数设计 (16)4. 电流MATLAB仿真 (17)4.1 将设计的参数进行仿真 (17)4.2 调节器参数调整 (18)5.电气总图 (19)6.结束语 (20)参考文献 (20)摘要为了提高直流调速系统的动态、静态性能，通常采用闭环控制系统（主要包括单闭环、双闭环）。
2.1转速负反馈有静差调速系统
ncl
——闭环系统的稳态速降
K 为转速负反馈系统的开环放大倍数。
3.系统的静特性分析：
n0 p I d R ncl Ce (1 K ) 1 K
加转速负反馈后，闭环系统的稳态速降Δncl 是开环系统转速降Δnop的1特性变硬的物理实质:
闭环系统的静特性就是 在许多开环机械特性上 各取一个相应的工作点 连接而成的。
Uc
在电动机轴上安装一台直流测速发电机TG，从而引出与转速n 成正比的转速负反馈电压Ufn ，与转速给定电压Us比较，得到转速 偏差电压，经过放大器放大产生触发器GT的控制电压Uc ，用以 控制电动机转速。
直流电动机 他励直流电动机M是系统的控制对象,被控量是 电动机的转速n。
晶闸管整流电路
作用：把交流电变换成直流电。 形式：单相整流电路和三相整流电路。 晶闸管有很多优点，但使用不当也会出现故 障，甚至损坏元件，应加保护电路。
6-4
触发电路
作用：是向晶闸管门极提供所需的触发信号，并能根据 控制要求使晶闸管可靠导通，实现整流装置的控制。
形式：单结晶体管触发电路、正弦波触发电路、锯齿波 触发电路。
放大电路
作用：将微弱的偏差信号进行放大来控制触发器的输出 脉冲。 形式：线性集成运算放大器组成的比例调节器。
. 6-5 .
转速检测环节 测速发电机是调速系统常用的检测单元，它 将电动机的转速信号变换为电压信号，其输出 电压与转速成正比。 测速发电机分直流测速发电机和交流测速发 电机两大类。直流测速发电机输出直流电压信 号，交流测速发电机输出交流电压信号。
nmin nN (1 s)nN nN s s
n n0a ∆ nNa a ∆ nNb
n0b
带转速负反馈的有静差直流调速系统仿真
黑龙江科技大学电气与控制工程学院M a tｌa b考试论文题目带转速负反馈的有静差直流调速系统仿真专业自动化姓名班级学号２０13年12 月 03日带转速负反馈的有静差直流调速系统仿真摘要:为了提高直流调速系统的动态、静态性能，通常采用闭环控制系统（主要包括单闭环、双闭环）。
而在对调速指标要求不高的场合,采用单闭环即可。
闭环系统较之开环系统能自动侦测把输出信号的一部分拉回到输入端,与输入信号相比较，其差值作为实际的输入信号;能自动调节输入量，能提高系统稳定性。
在对调速系统性能有较高要求的领域常利用直流电动机,但直流电动机开环系统稳定性不能够满足要求，可利用转速单闭环提高稳态精度,而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统静差，可采用积分调节器代替比例调节器。
MAＴＬＡB仿真在科学研究中的地位越来越高，本文就简单的带转速负反馈的有静差直流调速系统这个例子,通过对MＡTLＡB的仿真,改变Ｕn*、Kｐ得到不同的仿真结果。
通过对仿真结果的对比,从而总结出如何在仿真过程中对MATLAB的仿真做到最优选择。
关键词：直流调速单闭环稳态精度比例调节MATLAB仿真1引言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。
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,但基本控制原理有其共性。
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。
转速闭环控制的直流电动机有静差调速系统仿真
目录一绪论 (2)二系统的结构与原理 (2)2.1 系统结构及电流 (2)2.2 系统静特性 (2)三电流截至负反馈环节的设计 (2)3.1 电流截止负反馈环节结构设计 (2)3.2 电流截止负反馈环节参数设计 (4)四利用matlab/simulink绘制系统的仿真 (4)4.1 仿真原理图 (4)五总结 (6)参考文献 (6)一绪论对于单闭环转速调节系统而言存在以下问题：1.起动的冲击电流——直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。
2.闭环调速系统突加给定起动的冲击电流——采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的 1+K 倍。
这时，由于放大器和变换器的惯性都很小，电枢电压一下子就达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。
3.堵转电流——有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。
例如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。
由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下去，电流将远远超过允许值。
如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。
为解决问题可以电枢串电阻起动；引入电流截止负反馈；加积分给定环节。
本设计主要讨论如何采用电流截止负反馈来限制起动电流。
二系统的结构与原理2.1 系统结构及电流考虑到，限流作用只需在起动和堵转时起作用，正常运行时应让电流自由地随着负载增减。
如果采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。
这种方法叫做电流截止负反馈，简称截流反馈。
电流截止负反馈环节的I/O特性如图1-2所示。
它表明当输入信号俄日正值时，输出输入相等；当为负值时，输出为零。
这是一个两段线性环节。
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。
带转速负反馈的有静差直流调速系统仿真
硬件优化
采用更高性能的硬件设备，如更快的 处理器、更大的存储空间等，可以提
高仿真计算速度和精度。
05 结论与展望
结论
本文对带转速负反馈的有静差直流调速系统进行了仿真研究，通过改变系 统的参数和结构，得到了较好的调速效果。
仿真结果表明，该系统具有较好的动态特性和稳态特性，能够有效地减小 系统的静差和提高调速精度。
05
04
直流电机
直流电机是系统的被控对象，其转速 受输入电压或电流的影响。
02 转速负反馈原理
负反馈概念
负反馈是一种控制系统的机制，通过 将系统的输出信号反馈到输入端，对 系统的输入信号产生影响，从而调节 系统的输出。
在负反馈中，输出信号与期望值之间 的误差被用来调整系统的输入，使得 系统的输出逐渐接近期望值。
此外，该系统还具有结构简单、易于实现等优点，可以广泛应用于实际生 产中。
展望
01
虽然本文对带转速负反馈的有 静差直流调速系统进行了仿真 研究，但仍然存在一些需要进 一步研究和改进的地方。
02
未来可以进一步研究系统的参 数优化和自适应控制算法，以 提高系统的调速性能和鲁棒性 。
03
此外，还可以将该系统应用于 其他领域，如电机控制、机器 人等，以拓展其应用范围和价 值。
比较，产生误差信号。
误差信号被用于调节系统的输 入，例如调节直流电机的输入 电压或电流，以减小转速的误
差。
03 直流调速系统仿真模型
建立仿真模型
确定系统元件参数
根据实际系统的元件参数，如电 枢电阻、电枢电感、励磁电感等， 在仿真模型中设定相应的参数值。
建立数学模型
根据直流电机的工作原理和调速 系统的控制策略，建立系统的数 学模型，包括电机的电压、电流 和转速方程等。
直流调速控制系统的分析及仿真
当电流负反馈环节起主导作用时的自动调节过程如图7-1-8所示。
7.1.4系统的性能分析
代入图7-1-5中，由图可见，它是一个二阶系统，已知 二阶系统总是稳定的。但若考虑到晶闸管有延迟，晶 闸管整流装置的传递函数便为
相反。
5.电流截止负反馈环节
当 时，（亦即 ），则二极管VD截止，电流截止负反馈不起作用。当 时，（亦即 ），则二极管VD导通， [此处略去二极管的死区电压]，电流截止负反馈环节起作用，它将使整流输出电压 下降，使整流电流下降到允许最大电流。 的数值称为截止电流，以 表示。调节电位器RP3即可整定 ，亦即整定 的数值。一般取 〔 为额定电流〕。 由于电流截止负反馈环节在正常工作状况下不起作用，所以系统框图上可以省去。
在图7-1-1中，主电路中串联了一个阻值很小的取样电阻
(零点几欧)。电阻
上的电压
与
成正比。比 较阈值电压
是由一个辅助电源经电位器RP3提供的。电 流反馈信号(
图7-1-7调速系统的“挖土机”机械特性
当电流负反馈环节起主导作用时的自动调节过程如图7-1-8所示。 机械特性很陡下垂还意味着，堵转时(或起动时)电流不是很大。 这是因为在堵转时，虽然转速n=0，反电动势E＝0，但由于电流 截止负反馈的作用，使
大大下降，从而
不致过大。此时 电流称为堵转电流
⑥ 晶闸管整流电路的调节特性为输出的 平均电压
与触发电路的控制电压
之间的关系，即
图7-1-4为晶闸管整流装置的调节特性。
由图可见，它既有死区，又会饱和。 （当全导通以后，
再增加， 也不会再 上升了），且低压段还有弯曲段。面对 这非线性特性，常用的办法是讲它“看 作”一条直线，即处理成
为
转速反馈控制直流调速系统仿真
转速反馈控制直流调速系统的仿真一、不带电流负反馈的转速反馈控制直流调速系统仿真根据课本的操作步骤可得到如下的仿真框图：根据课本的操作步骤可得到如下的仿真框图：图1.仿真框图运行仿真模型结果如下：运行仿真模型结果如下：图2.电枢电流随时间变化的规律由图可知电流的最大值为230A左右，显然不满足实际要求，故后面需对此进行处理，采用带电流截止负反馈环节的直流调速系统。
采用带电流截止负反馈环节的直流调速系统。
图3. 电机转速随时间变化的规律二、带电流负反馈的转速反馈控制直流调速系统仿真采用以下结构实现电流截止负反馈环节中的二极管功能：当输入小于0时，输出为0；当输入大于0时，输出等于输入。
时，输出等于输入。
图4. 原理图根据电机的额定参数：A 55IN =。
取。
取.57155*.31.3I1INdcr === 9955*.81I*.81IN 1db ===又根据又根据s com*N 1db R U U I +»s dcr com R *I U =同时V 10U *N =，可解得：364.0R s =，26U com =仿真框图如下所示：仿真框图如下所示：图5.仿真框图运行仿真模型结果如下：运行仿真模型结果如下：图6.电枢电流随时间变化的规律图7.电机转速随时间变化的规律。
三、结论将不带电流负反馈的模型与带电流负反馈的模型进行比较，我们看到，前后两个scope1中的曲线的最大值相差很大。
第一个scope1中最大值达到了250左右，而第二个只有100左右。
而前后两个scope 中，曲线都在1000左右稳定，而第一个scope 是在0.1秒左右就开始进入稳态，而第二个是在0.2秒左右才开始进入稳态。
秒左右才开始进入稳态。
可知，引入电流负反馈，可以解决转速反馈闭环调速系统起动时电流过大的问题，可以解决转速反馈闭环调速系统起动时电流过大的问题，而且而且这种作用只在起动时存在，这种作用只在起动时存在，在正常的稳速运行时又取消了，在正常的稳速运行时又取消了，在正常的稳速运行时又取消了，电流随着负荷的增减而变化，电流随着负荷的增减而变化，电流随着负荷的增减而变化，只只有当电流大到一定程度时才开始起作用。
晶闸管-直流电动机闭环-静差调速系统仿真设计
晶闸管-直流电动机闭环-静差调速系统仿真设计内容提要：直流电动机具有调速性能好，启动转矩大，易于在大范围内平滑调速等优点，其调速控制系统历来在工业控制中占有极其重要的地位。
随着电力技术的发展，特别是晶闸管等器件问世以后，只需对电枢回路进行控制，相对比较简单，特别是在高精度位置伺服控制系统、在调速性能要求高或要求大转矩的场所，直流电动机仍然被广泛采用，直流调速控制系统中最典型一种调速系统就是速度。
关键词：调节器最优模型闭环负反馈静差 KEIL目录1绪论 (1)1.1直流调速系统概述 (1)2 单闭环控制的直流调速系统简介 (1)2.1 V—M系统简介 (1)2.2转速控制闭环调速系统的调速指标 (1)2.3闭环调速系统的组成及静特性 (3)2.4反馈控制规律 (4)2.5主要部件 (4)2.5.1 比例放大器 (4)2.5.2 比例积分放大器............................................ ．．52.5.3额定励磁下直流电动机 (6)2.6稳定条件 (7)2.7稳态抗扰误差分析 (8)3 单闭环直流调速系统的设计及仿真 (11)3.1参数设计及计算 (11)3.1.1参数给出 (11)3.1.2 参数计算 (11)3.2有静差调速系统 (12)3.2.1有静差调速系统的仿真模型 (12)3.2.2主要元件的参数设置 (13)3.2.3仿真结果及分析 (13)3.2.4 动态稳定的判断，校正和仿真 (14)1绪论1.1直流调速系统概述从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统、张力控制系统等多种类型，而各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的拖动控制系统。
相比于交流调速系统，直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟。
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年代发展起来的电力电子技术，使电能可以变换和控制，产生了现代各种高效、节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输，楼宇、办公、家庭自动化提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生产、生活发生了巨大的变化。
转速负反馈闭环直流调速系统的分析与仿真
邮局订阅号：82-946360元/年技术创新仿真技术《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注转速负反馈闭环直流调速系统的分析与仿真Analysis and Simulate the Negative Feedback Loop DC Speed Control System(上海理工大学)孙凌杰左小五SUN Ling-jie ZUO Xiao-wu摘要:到目前为止,虽然在交流电动机的调速问题方面已经解决,但是在速度调节要求却较高,本文主要介绍转速闭环直流调速系统的工作原理,并在此基础上对转速闭环直流电动机的调速系统进行分析,借助MATLAB/SIMULINK 建立起仿真图并进行仿真与分析。
论文中给出了各个物理量的波形并对波形进行了分析从而对转速闭环调速系统的稳定性方面得出了一些结论。
该调速控制系统可以实现平滑的调速,且具有良好的动静态调速性能,仿真结果验证了系统设计的有效性、可行性。
关键词:转速闭环调速系统;直流电动机;仿真中图分类号:TM44文献标识码:AAbstract:So far,although the AC motor speed control problem has been solved,it requires a higher speed of adjustment,this article introduces the Principle of the speed closed-loop DC drive system,ana-lysis the speed closed-loop DC motor speed control system and set up the simulation chart on the matlab/simulink .Papers presented in the various physical and wave ,As well as an analysis of waveforms and thus get some conclutions on the stability aspect from the closed -loop speed con -trol system .The speed control system can achieve smooth speed control,and has a good dynamic and static speed performance,simulation results show the effec -tiveness of the system design and feasibility.Key words:speed closed-loop speed control system;DC Motors;Simulation文章编号:1008-0570(2010)10-1-0153-021引言能源问题日趋成人们争论的主题。
直流调速系统及其仿真.ppt
二、调压调速的关键装置--可控直流电源
常用的可控直流电源有以下三种：
1、旋转变流机组
2、静止可 控整流器
3、直流斩波 器和脉宽调制
变换器
1、旋转变流机组----用交流电动机拖动直流发电 机，以获得可调的直流电压（G-M系统）。
+ 励 磁 电 源
+
-
~
GE
~M n +(-) n
放
大 装
If
G
U
M
晶闸管整流器的内阻 要求D=20，s≤5%
Rrec=0.13Ω
问题
问若采用开环V-M系统能否满足要求？ 若采用α=0.015V·min/r转速负反馈闭环系统，问放大 器的放大系数为多大时才能满足要求？
解（1）设系统满足D=20，检验系统是否满足s≤5%？
nmin
nn D
1000 20
50(r / min)
n-
+
+
RP2
U tg
IG
-
-
V-M闭环系统原理框图
(a)给定环节——产生控制信号：由高精度直流 稳压电源和用于改变控制信号的电位器组成。
(b)比较与放大环节——信号的比较与放大；由P、I、 PI运放器组成
(c)触发器和整流装置环节（组合体）--功率放大 GT：单结晶体管、锯齿波、正弦波触发器; 整流装置：单相、三相、半控、全控.
U
* n
, 则n
改变
（2）对负载波动等扰动信号的调节——稳速过程：
n基本不受负载波动等扰动输入的影响
例如：
TL
n
Un
U n
(U
* n
Un )
Uct Ud 0 ( Id Te ) n
直流电动机转速负反馈调速系统工作原理分析
直流电动机转速负反馈调速系统工作原理
分析
直流电动机转速负反馈调速系统电路中的运算放大器的作用有：一、为了解决因反馈信号作用，正常工作为得到足够的触发器掌握电压，使所需给定电源电压过高的问题，二是提高闭环掌握精度的需要。
电动机M的转速是通过测速发电机TG的电压反映出来的。
我们知道测速发电机的电枢电动势为：
其中：——电机电动势常数，仅与电机结构有关；
——动子（电枢）转速/r/min；
——每磁极的气隙磁通/Wb；
由于近似认为不变，测速发电机与电动机同轴连接，是同一个转速。
所以测速发电机的电枢电动势反映了电动机的转速。
又由于测速发电机即使工作于最高转速时，其电枢电流也不过是数十毫安级，此电流在电枢电阻上引起的压降很小，于是测速发电机电动势与其电枢端电压相差无几。
在这个意义上我们认为，测速发电机电枢两端的电压反映了电动机的转速。
上述电枢电压被分压后，得到反馈到系统的输入端与给定电压相比较，其差值作为运放的输入电压。
在稳态工作时，假设电动机工作在额定转速，当负载增加时，为增大输出的电磁力矩以平衡增大的负载。
电动机M的电流增大，电动机转速下降，测速发电机电枢电压减小，
按分压关系成比例减小，由于速度给定电压没有转变，所以增大，它使晶闸管整流电压增加，电动机转速回升到接近原来的额定转速值。
其过程可示意为：
同理当负载下降时，转速上升，其调整过程可示意为：
可见，当转速下降，调整的结果使回升到接近原来的值；当转速上升时，调整的结果使下降到接近原来的值。
这就形成了速度负反馈闭环系统，被控量也参与了掌握作用，掌握形成闭环。
实验四转速、电流反馈控制直流调速系统仿真(word文档)
实验四转速、电流反响控制直流调速系统的仿真一、实验目的熟练使用 MATLAB 下的 SIMULINK软件进行系统仿真。
学会用 MATLAB 下的 SIMULINK 软件建立转速、电流反响控制的直流调速系统的仿真模型和进行仿真实验的方法。
二、实验器材PC 机一台， MATLAB 软件三、实验参数采用转速、电流反响控制的直流调速系统，依照要求分别进行仿真实验，输出直流电动机的电枢电流I d和转速n 的响应数据，绘制出它们的响应曲线，并对实验数据进行解析，给出相应的结论。
转速、电流反响控制的直流调速系统中各环节的参数以下：直流电动机：额定电压 U N = 220 V，额定电流 I dN =136 A，额定转速 n N = 1460r/min，电动机电势系数C e= 0.132 V· min/r ，赞同过载倍数λ=1.5 。
晶闸管整流装置的放大系数K s = 40。
电枢回路总电阻 R =0.5Ω，电枢回路电磁时间常数T l = 0.03s，电力拖动系统机电时间常数 T m = 0.18 s，整流装置滞后时间常数Ts=0.0017s,电流滤波时间常数T oi=0.002s。
电流反响系数β=0.05V/A （≈10V/1.5I N)。
四、实验内容1、电流环的仿真。
参照教材P90 中相关内容建立采用比率积分控制的带限幅的电流环仿真模型，设置好各环节的参数。
140 2 0.5-K-0.002s+1 0.0017s+1 0.03s+1 0.18sStep Transfer Fcn Gain Saturation Transfer Fcn1 Transfer Fcn2 Transfer Fcn31-K-sGain1 Integrator0.050.002s+1Transfer Fcn4 Scope图 1 电流环的仿真模型2、依照表 1 中的数据分别改变电流环中比率积分控制器的比率系数K p和积分系数K i，观察电流环输出电枢电流I d的响应曲线，记录电枢电流I d的超调量、响应时间、稳态值等参数，可否存在静差？解析原因。
实训二 有静差转速负反馈直流调速系统
实训二转速负反馈直流调速系统一、实验目的1．解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
2．掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。
3．认识闭环反馈控制系统的基本特性。
二、实验所需挂件及附件四、实验内容(1)DJK04上的基本单元的调试。
(2)U ct不变时直流电动机开环特性的测定。
(3)U d不变时直流电动机开环特性的测定。
(4)转速单闭环直流调速系统。
五、预习要求(1)复习自动控制系统(直流调速系统)教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反馈控制系统的内容。
(2)掌握调节器的基本工作原理。
(3)根据实验原理图，能画出实验系统的详细接线图，并理解各控制单元在调速系统中的作用。
(4)实验时，如何能使电动机的负载从空载(接近空载)连续地调至额定负载?六、实验方法(1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。
②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。
③用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。
④观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。
⑤将DJK04上的“给定”输出U g直接与DJK02-1上的移相控制电压U ct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即U ct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A 相同步电压信号和“双脉冲观察孔” VT1的输出波形，使α=120°(注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0°是从自然换流点开始计算，而单相晶闸管电路的0°移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30°)。