电机控制系统的设计-电机系统稳定性分析

摘要

电机控制系统发展到现在，极为迅速而且较成熟。电动机也被广泛应用于工业中，成为工业越来越重要的一部分。电机控制系统也因其具有良好的性能，如结构简单、易操作、易控制及经济效益好等，被各高校和企业列为重点研究对象。在调速系统中，PWM双闭环直流调速系统是优越性能比较好的系统，应用也非常广泛。在电机调速系统中，有着重要的地位。

本文主要从双闭环直流调速系统的组成、调速方法、起动过程等作出分析，阐述该系统的优良性能。同时从转速、给定电压及电流等方面对电机系统的稳定性进行研究分析。其次，通过ulink

MATLAB/Sim软件的作用，针对本次系统进行科学合理的仿真，从而获得后期的效果图，以进行相对深入的细致分析。通过仿真，分析调速过程与系统稳定性之间的联系。本文是借助PWM双闭环直流调速系统来分析电机系统的稳定性。

关键词：稳定性；调速；双闭环；Simulink；直流电动机

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abstract

The motor control system has developed rapidly and maturely up to now. Motor is also widely used in industry, becoming an increasingly important part of industry. Because of its good performance, such as simple structure, easy operation, easy control and good economic benefits, the motor control system has been listed as a key research object by universities and enterprises. In the speed control system, PWM double closed-loop DC speed control system has better superiority and wide application. In the motor speed control system, has an important position.

This paper mainly analyses the composition, speed regulation method and starting process of the double closed-loop DC speed regulation system, and expounds the excellent performance of the system. At the same time, the stability of the motor system is studied and analyzed from the aspects of speed, given voltage and current. Finally, the system is simulated with the help of MATLAB/Simulink software, and the results are obtained and analyzed. Through simulation, the relationship between speed regulation process and system stability is analyzed. In this paper, the stability of motor system is analyzed by means of PWM double closed-loop DC speed regulation system.

Key words: stability;speed regulation; double closed loop; Simulink; DC motor

1前言

1.1课题背景和意义

在当今社会，电动机已经在农业领域、交通领域以及航空领域等多样化领域当中，获得相对广泛的实际应用。的电力拖动设备(electric drives)之中。为了实现系统性的功能，如电动机的输出转矩、速度，将电动机及负载、用于电气能量形态变换(如DC-DC、DC-AC.AC-DC...)的功率变换装置以及系统控制器三部分组合在一起,就构成了电力拖动

控制系统(electric drive system)。

目前，科技与经济发展飞快，随着社会进步，生活及工业中应用需求也急剧增加。电机控制系统从开初的默默无闻到今天的蓬勃发展，已经渗透到多个应用领域。电机直流调速系统也因其具有良好的性能，如结构简单、易操作、易控制及经济效益好等，成为了世界工业发展的经济增长点。况且随着人类运动范围的扩大以及附近环境的逐渐复杂已经难以满足人们的现实当中的需求，这时机器便很好替代人类活动。而电机控制系统的优良性能可以满足我们在不同场合下对机器的应用。这使得电机在我们生活应用的越来越广泛，发展速度越来越快。

在电机调速领域，直流调速系统因其起动过程快、抗干扰能力强、可靠性高及精度高等优点，得到了广泛的应用。也正因如此，直流电力驱动系统已基本得到了相当广的应用。在当前时期，转速电流双闭环直流调速系统，由于表现出极为优异的性能，故而尤其适用于工业、交通、家电、航空航天等调速领域的应用。如今，尽管电机控制系统的应用已相当普及且成熟，但科技的发展，要求也越来越高，不仅要满足基本功能，也要有较高的性能。同时科技的高速发展，事物的千变万化。因此,电机领域也正面临许多新的技术挑战，研究其稳定性也就更具意义。

1.2国内外研究现状

电机发展至今有很长远的历史，从最初的简单设计，只有单一的功能到现在的数字化设计和多样化的功能，实现了电机行业的迅猛发展。利用目前开发的新能源从材料的获取、技术的研发等进行了全面的运用，改进了工业的传统模式和方法，直流电机发展多样化，广泛使用在矿山、船舶制造和纺织企业等等。在整个发展历程中，在40-50年代的发展历程中，大部分直流电动机所应用的电源，一般表现为M-G电动发电机组。现如今，由于时代正在不断蓬勃发展，故而水银整流器应运而生，改变一个新的发展模式，直接将电机组替代，随后又进入发展的一个阶段，接着基于可控硅整流装置的节能环保又重新将水银整流器装置打回原形，整个市场被垄断。但是直流电机的发展是十分迅猛的，当今时代的技术水平，又将直流电源供电方式实现单机功率、转速提高的发展进程作为首要任务，不断