直流电机速度控制模型建立上课讲义

直流电机速度控制模

型建立

十二、直流电动机速度控制模型建立

如图所示，a R 和a L 分别为电枢回路电阻和电感，a J 为机械旋转部分的转动惯量，f 为旋转部分的粘性摩擦系统，)(t u a 为电枢电压，)(t n 为电动机转动

速度，)(t i a 为电枢回路电流。通过调节电枢电压)(t u a ，控制电动机的转动速度

)(t n 。电动机负载变化为电动机转动速度的干扰因素，用负载力矩)(t M d 表示。

根据直流电动机的工作原理及基尔霍夫定律，直流电动机有四大平衡方

程：

（1）电枢回路电压平衡方程

)()()(t u E t i R dt

t di L a a a a a a =++ 式中，a E 为电动机的反电势。

（2）电磁转矩方程

)()(t ia K t M a w = 式中，)(t M w 为电枢电流产生的电磁转矩，a K 为电动机转矩系数。

（3）转矩平衡方程

)()()()(t M t M t fn dt t dn J d w a +=+ 式中，a J 为机械旋转部分的转动惯量，f 为旋转部分的粘性摩擦系数。 （4）由磁感应关系，得

)

(t n K E b a = 根据上述的四个平衡方程式，可建立起系统的输出量、干扰量与输入量之

间的传递函数

b

a a a a a a a a a K K f R s J R f L s L J K s U s N ++++=)()()(2 a

a a a d R s L K s U s M +-=)()( 建立起直流电动机的结构图为

直流电动机参数为

Ω=0.2a R ，

015.0,015.0,5.0===b a a K K H L ,Nms f 2.0=,202.0m kg J a ⋅=。

得到系统的阶跃响应曲线为