侯成成PWM可逆直流调速系统matlab仿真报告
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。
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引言本文将介绍如何利用MATLAB进行直流调压调速控制系统的仿真，并对系统的性能进行分析和优化。
我们将对直流调压调速控制系统的原理进行简要介绍，然后利用MATLAB进行仿真分析，最后对仿真结果进行评估和优化。
直流调压调速控制系统原理直流调压调速控制系统通常由直流电源、整流器、电动机、控制器和负载组成。
整流器将交流电源转换为直流电源，控制器通过对电动机的电流和电压进行调节，实现对电动机的调压调速控制，从而达到满足负载的要求。
MATLAB仿真分析在MATLAB中，对直流调压调速控制系统进行仿真分析，可以使用Simulink工具箱来模拟实际系统的行为。
Simulink提供了丰富的模块和函数，用户可以方便地构建控制系统的模型，并对系统的性能进行仿真和优化。
我们需要建立直流调压调速控制系统的模型，包括直流电源、整流器、电动机、控制器和负载。
控制器的设计是关键，它需要根据负载要求和环境条件对电动机进行调压调速控制。
在Simulink中，用户可以通过对模块的连接和参数的设定，快速构建控制系统的模型，并对系统的性能进行仿真。
接下来，我们需要对仿真结果进行分析，包括电动机的输出转速、输出转矩和功率等性能指标。
通过对这些性能指标的分析，可以评估控制系统的稳定性和效率，并对系统的参数进行优化。
仿真结果评估和优化在仿真过程中，我们可以对控制系统的参数进行调节和优化，以提高系统的稳定性和效率。
可以对控制器的参数进行调节，以实现对电动机的更精准的调压调速控制；也可以对整流器和负载的参数进行调节，以提高系统的整体性能。
还可以通过引入反馈控制和预测控制等先进的控制策略，对控制系统进行优化。
可以根据负载的变化和环境的变化，动态调整控制器的参数，实现对系统的实时优化。
我们需要对优化后的控制系统进行再次仿真分析，以评估优化效果。
通过对优化后的系统性能的评估，可以确定控制系统是否满足负载的要求，并产生良好的控制效果。
PWM脉宽直流调速系统设计及matlab仿真验证
PWM脉宽直流调速系统设计及matlab仿真验证1设计任务1.1双闭环调速系统结构图图1输出功率、电流反馈控制直流变频系统原理图为了使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，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套链接，如图1所示。
把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器upe。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。
这就形成了转速、电流反馈控制直流调速系统。
1.2双闭环直流变频系统的稳态结构图1图2双闭环直流变频系统的稳态结构图双闭环直流调速系统的稳态结构图如图2所示，两个调节器均采用带限幅作用的pi调节器。
转速调节器asr的输出限幅电压电流调节器acr的输出限幅电压udmucm?uim同意了电流取值的最大值，限制了电力电子变换器的最大输出电压。
当调节器饱和状态时，输入踢至限幅值，输入量的变化不再影响输入，除非存有反向的输入信号使调节器退出饱和。
当调节器不饱和时，pi调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压?u在稳态时为零。
为了同时实现电流的实时控制和快速追随，期望电流调节器不要步入饱和状态，因此对于静特性来说，只有输出功率调节器饱和状态与不饱和两种情况。
1.3双闭环直流调速系统的动态结构图图3双闭环直流变频系统的动态结构图双闭环直流调速系统的动态结构图如图3所示，图中表示转速调节和电流调节器的传递函数。
2wasr(s)和wacr(s)分别双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形如图所示：图4双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形例如图4右图，电机的再生制动过程中输出功率调节器asr经历了不饱和、饱和状态、脱饱和状态三种情况：第ⅰ阶段（0-t1）是电流上升阶段；第ⅱ阶段（t1-t2）是恒流升速阶段；第ⅲ阶段（t2以后）是转速调节阶段。
双闭环直流变频系统的再生制动过程存有以下三个特点：1）饱和状态非线性掌控2）输出功率市场汇率3）科东俄时间最优控制1.4系统参数选取1.4.1整流电路平均值失控时间常数ts设定pwm的开关频率为1khz，故h型双极式pwm整流的调制周期为：t=1/f=0.001s1.4.2电流滤波时间常数和输出功率滤波常数h桥式电路每个波头的时间为0.5ms，为了基本滤平波头，应有3(1~2)toi?0.5ms，因此取toi?0.0004s。
PWM脉宽调制直流调速系统设计及MATLAB仿真验证
PWM 脉宽调制直流调速系统设计及MATLAB 仿真验证第一章 系统概述1.1 设计目的1. 掌握转速，电流双闭环控制的双极式PWM 直流调速原理。
2. 掌握并熟练运用MATLAB 对系统进行仿真。
1.2 设计题目转速，电流双闭环控制的H 型双极式PWM 直流调速系统，已知：直流电动机：48, 3.7,200/min,nom nom nom U V I A n r ===允许过载倍数λ=2；时间常数：L T =0.015s ，m T =0.2s ；PWM 环节的放大倍数：S K =4.8,；电枢回路总电阻：R=3Ω；电枢电阻Ra=2Ω。
调节器输入输出电压**nm im U U ==10V.采用MATLAB 对双闭环系统进行仿真，绘制直流调速系统（Id=const ）稳定运行时转速环突然断线（1、有ACR 限幅值；2、无ACR 限幅值）仿真框图，仿真得出启动转速，起动电流，直流电压Ud ，ASR,ACR 输出电压的波形。
并对结果进行分析。
1.3 设计内容1 简述设计题目及对题目的分析；2 简述双极式PWM 直流调速系统原理；3 简述电流环，转速环的控制原理；4 对电流环、转速环的参数进行计算选取；5 根据电流环、转速换的参数进行MATLAB 仿真；第二章 转速、电流双闭环式的双极式PWM 直流调速系统2.1 双极式PWM 调速原理可逆PWM 变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H 形）电路，如图2-1所示，电动机M 两端电压AB U 的极性随全控型电力电子器件的开关状态而改变。
图2-1 桥式可逆PWM 变换电路双极式控制可逆PWM 变换器的四个驱动电压的关系是：1423g g g g U U U U ==-=-。
在一个开关周期内，当0≤t<on t 时 ，AB S U U =，电枢电流id 沿回路1流通；当on t ≤t<T 时，驱动电压反号，id 沿回路2经二极管续流，AB S U U =-。
基于PWM的可逆直流调速系统的仿真研究
广西工学院鹿山学院毕业设计（论文）题目：基于PWM的可逆直流调速的仿真研究系别：电子信息与控制工程系专业班级：姓名：学号：指导教师：职称：二〇一三年五月十一日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，同时它具有良好的起、制动性能，可以在较宽的调速范围内实现平滑调速，较快的零动态响应过程，并且低速运转时力矩大这些极好的运行性能和控制特性，长期以来，直流调速系统一直占据着重要地位，所以在电气传动中获得了广泛应用。
以电力电子学和电机调速技术为基础，本文设计了一种基于直流脉宽调制（PWM）控制技术的可逆直流电机调速系统。
为了得到较好的动静态性能，该控制系统采用了双闭环控制，同时速度调节器和电流调节器都选用PI调节器。
在本文中，对直流电机转速、电流双闭环调速系统进行了研究，建立了PWM双闭环可逆直流调速系统的数学模型，详细分析了系统的原理及其静态和动态性能，并对一种基于脉宽调制(PWM)装置的双闭环调速系统进行了转速、电流调节器的工程设计。
在理论分析和仿真研究的基础上，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用MATLAB/Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，给出仿真波形并得出结论。
关键词：PWM控制；直流电动机；双闭环系统；PI调节器；MATLAB仿真AbstractDC speed-regulating system has the following advantages,wide speed range, higher accuracy,better dynamic properties,easy to control,and so on. it has a good starting and brake performance,can be in a wider range of speed regulation of smooth realized in speed,fast dynamic response process,and low speed running torque these excellent performance and control characteristic,but for a long time,DC speed control system has been occupies an important position. On the basis of Power Electronic and electric motor speed adjusting technology, the calibrator designs a speed adjusting system in which Pulse Width Modulation (PWM) controlling technology is used to control reversible DC motor. The control system uses a double closed – loop control, speed regulator and current regulator using PI regulator at the same time, in order to get good static and dynamic performance.In this paper,the DC motor speed and the current double closed-loop speed control system are studied,a PWM double closed loop reversible DC speed control system,and the mathematical model of detailed analysis of system principle and the static and dynamic performance, and a kind of double closed loop speed control system S regulator based on PWM device is designed. In the theory analysis and simulation research,double closed loop speed regulation system,the design parameters of analysis and calculation,the use of MATLAB/ Simulink of the system parameters to the set of the simulation, The simulation waveform and draw a conclusion.Key words:PWM control;DC motor;double loop control system;PI regulator；MATLAB simulation第一章绪论 (1)第一节直流调速系统简介 (1)一、概念 (1)二、直流电动机的调速方法 (1)第二节直流调速系统的发展和研究现状 (5)一、G—M调速系统 (6)二、V—M调速系统 (6)三、PWM调速系统 (7)四、国内外研究现状 (8)第三节研究可逆直流调速系统的目的及意义 (9)第四节本文研究的内容 (9)第二章可逆直流调速系统原理设计 (9)第一节直流调速系统的性能指标 (10)一、动态性能指标 (10)二、稳态性能指标 (11)第二节双闭环直流调速系统的理论分析 (13)一、双闭环直流调速系统的工作原理 (13)二、双闭环直流调速系统的组成 (13)第三节双闭环直流调速系统的静特性 (15)一、稳态结构图和静特性 (15)二、稳态参数计算 (16)第四节双闭环直流调速系统的数学模型的建立和动态性能 (17)一、数学模型的建立 (17)二、起动过程分析 (18)三、动态跟随性 (21)四、动态抗干扰性能分析 (21)五、两个调节器的作用 (22)第五节工程设计方法在双闭环可逆直流调速系统的应用 (22)一、调节器的设计方法及PI调节器 (22)二、典型系统中I型系统与II型系统的性能比较 (24)三、电流、转速调节器的工程设计 (25)第三章可逆直流调速系统的环流问题 (34)第一节可逆运行及可逆电路 (34)一、电枢反接可逆线路 (34)二、励磁反接可逆线路 (35)三、电枢反接与励磁反接可逆线路的比较 (36)第二节可逆线路的环流问题 (36)一、环流的定义 (36)二、环流的优缺点 (36)第三节环流的类型及其抑制措施 (37)一、环流的种类 (37)二、直流平均环流的抑制措施 (37)三、瞬时脉动环流的抑制措施 (38)第四章PWM脉冲宽度调制 (40)第一节PWM基本概念 (40)第二节PWM变换器 (40)第三节PWM功率放大器 (41)第五章PWM双闭环可逆直流调速系统调试和仿真 (44)第一节建立数学模型 (44)第二节稳态参数的计算 (44)第三节动态参数的计算 (44)一、电流环的参数计算 (44)二、转速环的参数计算 (46)第四节双闭环可逆直流调速系统在MATLAB/Simulink的仿真 (47)一、MATLAB简介 (47)二、电流环仿真 (48)三、转速环仿真 (48)四、双闭环可逆直流调速系统的仿真 (49)结束语 (49)致谢 (50)参考文献 (50)附录 (51)第一章绪论第一节直流调速系统简介一、概念所谓调速就是通过改变电动机或电源的参数使电动机的转速按照控制要求发生改变或保持恒定。
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PWM调速系统MATLAB仿真
《单片机原理及接口技术》课程设计报告课题名称直流PWM调速系统的MATLAB仿真学院自动控制与机械工程学院专业机械设计制造及自动化班级姓名（学号）时间2016-1-9摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。
本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速；H桥驱动电路；LED显示器；51单片机ABSTRACTDC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed control system, mainly by the microcontroller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LED liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LED realize the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.Keywords: DC motor speed control；H bridge driver circuit；LED display目录第1章引言1.1 概况现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。
基于PWM控制的直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要在电力拖动系统中，调节电压的直流调速是应用最广泛的一种调速方法，除了利用晶闸管整流器获得可调直流电压外，还可利用其它电力电子元件的可控性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成极性可变，大小可调的直流电压，用以实现直流电动机电枢两端电压的平滑调节，构成直流脉宽调速系统，随着电力电子器件的迅速发展，采用门极可关断晶体管GTO、全控电力晶体管GTR、P-MOSFET、绝缘栅晶体管IGBT等一些大功率全控型器件组成的晶体管脉冲调宽型开关放大器（Pulse Width Modulated）,已逐步发展成熟，用途越来越广。
本文主要讨论了直流调速系统的基本概念，在此基础上系统地介绍了转速负反馈单闭环调速系统，转速电流负反馈双闭环调速系统的组成，工作原理，脉宽调速系统的原理和控制方法，介绍了直流脉宽调速系统的控制电路和系统构成。
最后应用MATLAB的Simulink，采用面向电气原理结构图的仿真技术，对直流脉宽调速系统进行了仿真分析。
关键词：调速，PWM控制，直流电动机，仿真┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第一章引言1.1 直流调速系统简介 (5)1.2 PWM直流调速的研究背景和发展状况 (5)1.3 本设计的主要内容 (6)第二章直流电机调速系统2.1 直流电机调速系统的概述 (7)2.1.1 旋转变流机组直流电机调速系统 (7)2.1.2 静止式可控整流器调速系统 (7)2.1.3 直流斩波器或脉宽调速 (8)2.2 电机基本调速方法 (9)2.2.1 电枢串电阻调速 (9)2.2.2 弱磁调速 (9)2.2.3 调压调速 (10)2.3 转速控制的要求和调速指标 (10)2.4 闭环直流调速系统 (11)2.4.1单闭环直流调速系统 (11)2.4.2 转速电流双闭环调速系统 (14)2.4.2.1 双闭环系统的稳态结构图和静特性 (16)2.4.2.2 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 (17)2.4.2.3 双闭环直流调速系统的启动过程分析 (18)2.4.2.4 转速和电流两个调节器的作用 (20)第三章PWM调制技术与PWM变换器3.1 PWM调制技术 (21)3.1.1 模拟式PWM控制 (21)3.1.2 数字式PWM控制 (22)3.2 PWM变换器 (23)3.2.1 简单的不可逆PWM变换器 (23)3.2.2 制动不可逆PWM变换器 (24)3.2.3 H型双极式PWM变换器 (26)第四章PWM直流电动机调速系统的设计4.1 PWM-M直流调速系统的控制电路 (28)4.2 系统设计方案的选择 (29)4.2.1主电路供电方案选择 (29)4.2.2主电路形式的选择 (30)4.2.3控制电路方案的选择 (32)4.3 直流脉宽调速系统的MATLAB仿真 (33)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4.3.1 引言 (33)4.3.2双闭环控制的脉宽调速系统的仿真模型 (33)4.3.3 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (36)总结 (39)参考文献 (40)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章引言1.1 直流调速系统简介调速系统包括直流调速系统和交流调速系统两大类。
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。
PWM脉宽直流调速系统设计及matlab仿真验证
目录1设计任务与要求 (1)1.1初始条件 (1)1.2设计任务 (1)2 设计分析 (1)3系统设计及参数计算 (2)3.1系统总体设计 (2)3．1.1 H型双极式PWM原理 (2)3．1.2双闭环调速系统结构图 (4)3．1.3双闭环调速系统启动过程分析 (5)3.2电流调节器设计及参数计算 (7)3.3转速调节器设计及参数计算 (9)4 Matlab仿真验证 (12)4.1 空载至额定转速仿真分析 (12)4.2 稳定运行时磁场突然减半仿真分析 (12)5心得及体会 (15)参考文献 (16)PWM 脉宽直流调速系统设计及matlab 仿真验证1设计任务与要求1.1初始条件转速、电流双闭环控制的H 型双极式PWM 直流调速系统，已知，直流电动机：min /200,7.3,48r n A I V U nom nom nom ===，允许过载倍数2=λ；时间常数：S T S T m L 2.0015.0==，；PWM 环节的放大倍数：8.4=S K ；电枢回路总电阻：3R =Ω，电枢电阻Ω=2a R ；调节器输入输出电压：V U U im nm 10**==。
1.2设计任务⑴稳态指标：在负载和电网电压的扰动下稳态无静差；⑵动态指标：电流超调量5%i σ≤，空载启动到额定转速时的转速超调量20%n σ≤；⑶控制电路的设计：包括系统参数的选取[（给定环节及反馈环节的滤波时间数on T 、oi T ）、 S T ]；电流环的设计（电流环固有部分传函、选择电流调节器结构和参数、校验近似条件）；速度环的设计（速度结构图、速度调节器结构和参数、校验近似条件）；⑷采用Matlab 对双闭环系统进行仿真，绘制直流调速系统（d I n ∝）稳定运行时磁场突然减半仿真框图，仿真得出起动转速，起动电流，直流电压d U ，ASR 、ACR 输出电压的波形，并对结果进行分析；⑸书写设计报告书（系统原理图、稳态结构图和动态结构图、确定的参数及设计步骤）。
PWM逆变器Matlab仿真
摘要在本设计中，首先，针对课设题目要求，进行了系统的总体方案选择，以及各功能模块的方案论证和选择。
选择通过升压斩波电路将输入直流电压升高，再利用全桥逆变方式将直流电转换成50HZ的交流电，控制部分采用PWM斩波控制技术。
接着，对各功能模块进行了详细的原理分析和电路设计，同时也对可能出现的直流不平衡等问题进行了考虑。
并最终通过MATLAB来实现PWM逆变器的仿真，并进行结果分析，得出系统参数对输出的影响规律。
经过理论分析设计以及MATLAB仿真两种方式，证明了本系统可以很好地实现将输入110V直流转换成220V、50HZ单相交流电的设计要求，另外本设计也按设计要求采用了PWM斩波控制技术。
关键词：逆变；PWM控制；MATLAB仿真；DC-DC；目录1.设计方案的论证与选择 (1)1.1总体设计思路 (1)1.2 DC-DC方案论证与选择 (1)1.3逆变主电路的方案论证与选择 (2)1.4 逆变器控制方法的论证与选择 (3)2.设计原理及实现方法 (4)2.1 升压斩波电路的设计 (4)2.2 全桥式逆变电路的设计 (5)2.3 PWM控制技术及SPWM波的生成 (6)2.3.1 PWM控制的基本原理 (7)2.3.2 SPWM法的基本原理 (7)2.3.3 规则采样法 (8)2.3.4单极性和双极性PWM控制逆变电路分析 (9)3.MATLAB仿真及结论分析 (11)3.1升压环节的建模与仿真 (11)3.2 制作并生成SPWM波形 (13)3.3 逆变环节的建模与仿真（一） (15)3.4 逆变环节的建模与仿真（二） (17)3.4.1载波频率与输出电压频率改变对波形的影响 (18)3.4.2 改变负载对输出的影响 (21)4.收获与体会 (25)5.参考文献 (26)PWM逆变器Matlab仿真1.设计方案的论证与选择1.1总体设计思路由于要求的输出为220V,50HZ单相交流电，而输入却是只有110V的直流电压，所以仅仅由逆变环节不能实现，而应该有升压环节。
PWM脉宽直流调速系统设计及matlab仿真验证
1设计任务1.1双闭环调速系统结构图 图1 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图为了使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，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套链接，如图1所示。
把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE 。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。
这就形成了转速、电流反馈控制直流调速系统。
1.2双闭环直流调速系统的稳态结构图图2 双闭环直流调速系统的稳态结构图双闭环直流调速系统的稳态结构图如图2所示，两个调节器均采用带限幅作用的PI 调节器。
转速调节器ASR 的输出限幅电压*im U 决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR 的输出限幅电压cm U 限制了电力电子变换器的最大输出电压dm U 。
当调节器饱和时，输出打到限幅值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和。
当调节器不饱和时，PI 调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压U ∆在稳态时为零。
为了实现电流的实时控制和快速跟随，希望电流调节器不要进入饱和状态，因此对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。
1.3双闭环直流调速系统的动态结构图图3 双闭环直流调速系统的动态结构图双闭环直流调速系统的动态结构图如图3所示，图中)(s W ASR 和)(s W ACR 分别表示转速调节和电流调节器的传递函数。
双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形如图所示：图4 双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形如图4所示，电机的起动过程中转速调节器ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况： 第Ⅰ阶段（0-1t ）是电流上升阶段；第Ⅱ阶段（1t -2t ）是恒流升速阶段；第Ⅲ阶段（2t 以后）是转速调节阶段。
双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点：1）饱和非线性控制2）转速超调3）准时间最优控制1.4系统参数选取1.4.1整流电路平均失控时间常数s T设定PWM 的开关频率为z KH 1，故H 型双极式PWM 整流的调制周期为：T=1/f=0.001s1.4.2电流滤波时间常数和转速滤波常数H 桥式电路每个波头的时间为ms 5.0，为了基本滤平波头，应有ms T oi 5.0)2~1(=，因此取s T oi 0004.0=。
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
直流调压调速控制系统是工业中常见的一种控制系统，其可用于电机调速、电压调节等应用。
本文将基于MATLAB软件进行直流调压调速控制系统的仿真，包括建立数学模型、控制策略设计、仿真实现等。
需要建立直流调压调速控制系统的数学模型。
直流电机的数学模型由电动势方程、电流方程和机械方程组成。
电动势方程描述了电机的电动势与电流之间的关系，一般可表示为：
\[E = K_φω\]
E为电动势，K_φ为反电动势常数，ω为转速。
电流方程表示了电流与电压之间的关系，一般为：
\[U_a = R_aI + L_a\frac{dI}{dt} + E\]
U_a为电压，R_a为电阻，L_a为电感。
在建立了直流调压调速控制系统的数学模型后，需要设计相应的控制策略。
通过电压闭环控制实现电压的调节。
这可以通过PID控制实现，其中PID控制器的输出作为输入电压U_a，目标电压为给定的电压值。
将电压闭环控制和转速闭环控制结合起来，形成直流调压调速控制系统。
在MATLAB软件中，可以使用Simulink进行直流调压调速控制系统的仿真。
根据上述的数学模型，建立相应的模型图。
然后，在模型图中添加PID控制器和给定的电压、转速参考信号等输入。
根据设计的控制策略，调整PID控制器的参数。
运行仿真并观察系统的响应。
通过仿真实验，可以验证直流调压调速控制系统的性能，并根据需要进行参数调整和系统优化。
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 =⋅。
PWM控制直流可逆调速标准系统仿真
基于PWM控制的直流可逆调速系统仿真摘要直流调速系统是自动调速系统的主要形式,它具有良好的起、制动性能，可以在较宽的调速范围内实现平滑调速，较快的零动态响应过程，并且低速运转时力矩大的运行性能和控制特性。
本文对基于微机控制的双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了双闭环直流PWM调速系统的数学模型，实现对转速、电流双闭环调速系统的控制。
本文采用双极式和受限单极式两种方式的PWM控制模块，建立了双闭环直流PWM调速系统的数学模型，利用MATLAB中的simulink和simpower system对系统进行给定参数下的仿真。
关键词：直流可逆调速；PWM控制模块；双闭环；MATLAB仿真Simulation of DC reversible speed adjusting system based onPWM controlAbstractKeywords:目录1 绪论1.1 PWM控制的现状及分类1.2 选择PWM控制系统的理由1.3 采用转速电流双闭环的理由2 双闭环可逆直流PWM调速系统原理设计2.1 转速、电流双闭环调速系统结构框图2.2 转速、电流双闭环调速系统的组成2.3 电流调节器和转速调节器的设计2.3.1 电流调节器的设计2.3.2 转速调节器的设计3直流PWM可逆调速系统原理3.1 可逆PWM变换器原理3.2 双极式H型PWM变换器原理3.3 受限单极式H型变换器原理4 H桥PWM直流可逆调速系统的仿真4.1 双极式H桥PWM直流可逆调速系统的仿真4.1.1 双极式PWM发生器防真模型4.1.2 双极式PWM双闭环调速系统仿真模型4.2 受限单极式H桥PWM直流可逆调速系统的仿真4.2.1受限单极式PWM调制模块4.2.2 受限单极式PWM双闭环调速系统仿真模型1 绪论1.1 PWM控制的现状及分类而在众多PWM变换器实现方法中，又以H型PWM变换器更为多见。
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本科生课程论文
课程名称运动控制系统
学院机自学院
专业电气工程及其自动化学号 ********
学生姓名侯成成
指导教师杨影
分数
《运动控制系统仿真》课程设计
——PWM直流单闭环调速系统的动态建模与仿真一、课程设计的目的及任务
《运动控制系统》是自动化专业的一门主干专业课程，在该课程学习中单独安排了1周的控制系统仿真课程设计。
其目的是要求学生针对某个电机控制系统功能模块或整个控制系统进行设计与实现，使学生能进一步加深对课堂教学内容的理解，了解典型的电机控制系统基本控制原理和结构，掌握基本的调试方法，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和工程实践能力，并初步培养实事求是的工作作风和撰写科研总结报告的能力。
二、课程设计的基本要求
《运动控制系统》被控对象是交、直流电动机，能量转换是由电力电子器件构成的变换器，微机构成控制器。
因此控制系统仿真课程设计学生应掌握以下基本内容：
（1）交、直流电动机；
（2）电力电子变换器；
（3）微机控制器；
（4）转速、电流等检测电路；
（5）输入输出转换电路、调理电路和功放电路等。
三．课程设计的内容及基本要求
1．设计内容
（1）设计系统各单元电路和主控电路；
（2）分析并测定系统各环节的输入输出特性及其参数，调试各单元电路；
（3）系统性能分析与程序设计；
（4）系统校正，修正系统静、动态性能。
2. 控制对象参数
直流电动机：型号为Z4-132-1，额定电压V，额定电流A，额定转速为2610
r/min ，反电动势系数=0.1459 Vmin/r ，允许过载倍数=1.5；PWM 变换器开关频率：8KHz ，放大系数：=107.5；(538/5=107.5)，直流母线电压为538V 。
电枢回路总电阻： ；时间常数：电枢回路电磁时间常数=0.0144s ，电力拖动系统机电时间常数=0.18s ；转速反馈系数()；对应额定转速时的给定电压。
3．设计要求
（1）在matlab/simulink 仿真平台下搭建系统仿真模型。
其中PWM 变换器利用给出的PWM 控制器模块和simulink/Powersystem 工具包中的功率封装模块搭建，不能直接利用传递函数建模。
比例积分调节器进行积分和输出限幅，输出限幅值为+5和-5。
（2）给出采用比例调节器7p K =、比例积分调节器时7p K =， 空载起动到额定转速的转速波形，并就稳态静差和动态性能进行对比分
析说明原因。
（3）给出采用比例积分调节器时7p K =，
的转速、电流、电枢电压波
形，分析空载起动过程中电流过流原因，请给出解决过流问题的方法。
在4s 突加40%额定负载，给出仿真波形（包括转速、电流、转速调节器输出），并加载过程中波形变化加以分析，比较加载前后稳态转速，说明原因。
四．PWM 直流调速系统简介
1.PWM 调速原理
可逆PWM 变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H 形）电路，如
图1所示，电动机M 两端电压AB U 的极性随全控型电力电子器件的开关状态而改
变。
双极式控制可逆PWM 变换器的四个驱动电压的关系是：1423g g g g U U U U ==-=-。
在一个开关周期内，当0≤t<on t 时，AB S U U =，电枢电
流id 沿回路1流通；当on t ≤t<T 时，驱动电压反号，id 沿回路2经二极管续流，
AB S U U =-。
因此，AB U 在一个周期内具有正负相间的脉冲波形，这是双极式称
的由来。
1107=τ1107
=τ
图1.双极式控制可逆PWM变换器
由于ACR 输出的数值在-10~10 之间，为使ACR 输出的数值同PWM 发生器输入信号相对应，在ASR 输出端加了一个Gain 模块，参数为0.1。
这样，当ASR 输出限幅10 时，PWM 输入端为1，占空比为1；当ASR 输出限幅为-10 时，PWM 输入端为-1，占空比为0。
五．Matlab仿真设计
1.PWM可逆直流调速系统仿真模型
K=的PWM可逆直流调速系统仿真模型如图所示。
1.1 比例调节器7
p
K=的PWM可逆直流调速系统仿真结果
1.2比例调节器7
p
当给定值为10时，转速、电流、电枢电压波形形分别如下：
1107=τ1107=τ
1.3比例积分调节器时7p K =， 的PWM 可逆直流调速系统仿真模型如示。
1.4比例积分调节器时7p K =， 的PWM 可逆直流调速系统仿真仿真结果
如示。
当给定值为10时，当给定值为10时，转速、电流、电枢电压波形形分别如下：
1.3 仿真结果分析
比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。
比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。
积分调节器到稳态时ΔUn =0，只要历史上有过ΔUn ，其积分就有一定数值，足以产生稳态运行所需要的控制电压。
PI控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点。
1107=τ1107=τ比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。
2.单闭环PWM 可逆直流调速系统仿真模型
2.1单闭环PWM 可逆直流调速比例积分调节器时7p K =，
系统仿真模型如
2.2单闭环环PWM 可逆直流比例积分调节器时
7p K =，调速系统仿
真结果
当给定值为10时，转速、电流、电枢电压波形形分别如下：
图13.直流电机转速、电枢电流、励磁电流和电磁转矩波形
2.3仿真结果分析
上图为直流电机空载时电机的输出响应从波形可知，闭环直流调速系统能根据给定于反馈的误差自动调节输出脉冲宽度，调节占空比，从而改变桥式可逆PWM变换器输出的平均电压，从而控制转速。
由于比例调节系统是基于当前误差的调节，与历史值无关，是有差调节，故稳态转速下降。
其余特性和开环特性一样。
由于电源电压过大以及电枢绕组电阻过小，都有可能导致过流，处理办法由降压起动或者串电阻启动等。
3.单闭环PWM可逆直流调速系统在4s突加40%额定负载仿真模型
3.1单闭环PWM可逆直流调速系统在4s突加40%额定负载仿真模型如下
3.2单闭环PWM可逆直流调速系统在4s突加40%额定负载调速系统仿真结果
当给定值为10时，转速、电流、电枢电压波形形分别如下：
3.3仿真结果分析。
加负载前后，转速由于转速环在短时间的波动后趋于稳定，电枢电流也从零附近的值稳定与某一定值，电枢电压不变。
从图可知，系统抗扰动的性能较强。
六．实习心得
《运动控制系统》是自动化专业的一门主干专业课程，经过一周的控制系统仿真课程设计的学习和实践，我基本掌握了针对某个电机控制系统功能模块或整个控制系统进行设计与实现，使我能进一步加深对课堂教学内容的理解，了解典型的电机控制系统基本控制原理和结构，掌握基本的调试方法，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和工程实践能力，并初步培养了实事求是的工作作风和撰写科研总结报告的能力。
在仿真的过程中，我遇到了各种各样的问题，比如模块的寻找，参数如何设置等。
经过我不懈的努力，通过咨询老师、查询资料、询问同学等各种途径，逐步解决了仿真课程设计中遇到的问题，并按时完成了学习任务。
经过此次实习后，我对matlab软件有了更深的了解，熟悉matlab在控制领域的应用，会用matlab中的各个模块对系统进行仿真，从而加深了自己对所学知识的理解与应用。
七．参考文献
[1]院毅陈伯时.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社,2009。