单闭环和双闭环直流电机调速系统
双闭环直流调速系统特性与原理
双闭环直流调速系统特性与原理双闭环直流调速系统是一种用于控制直流电动机转速的调速系统。
它由两个闭环控制回路组成，分别是转速外环和电流内环。
其中，转速外环控制直流电机的转速，通过调节电压来控制直流电机的转矩；而电流内环则控制直流电机的电流，通过调节电压来控制直流电机的转矩。
1.稳定性：双闭环控制系统能够有效地控制直流电动机的转速和电流，使其在运行过程中保持稳定的转矩输出。
通过转速外环对转速进行控制，可以实现精确的转速调节；而电流内环则能够控制电机的电流，防止过载和短路等故障。
2.响应速度：双闭环控制系统的转速外环具有较快的响应速度，能够实现快速的转速调节。
而电流内环的响应速度则相对较慢，主要起到电机保护的作用。
3.鲁棒性：双闭环控制系统具有较好的鲁棒性，能够对外部干扰和参数变化具有一定的抗干扰能力。
通过合理的控制策略和参数调整，可以提高系统的鲁棒性。
1.转速外环控制原理：转速外环将输出电压与给定的转速进行比较，得到转速误差，并通过调节电压反馈回内环控制器中。
转速外环控制器通常采用PI控制器，根据转速误差和积分项来控制输出电压。
通过不断调节输出电压，使得转速误差趋于零，从而实现对直流电机转速的调节。
2.电流内环控制原理：电流内环控制器将输出电压与给定的电流进行比较，得到电流误差，并通过调节输出电压来控制电流。
电流内环控制器通常也采用PI控制器，根据电流误差和积分项来控制输出电压。
通过不断调节输出电压，使得电流误差趋于零，从而实现对直流电机电流的调节。
3.反馈信号处理：双闭环直流调速系统中，转速和电流测量信号需要经过滤波和放大等处理，以便传递给控制器进行计算。
滤波器通常采用低通滤波器，用于去除高频噪声，放大器则用于放大信号强度。
4.控制指令处理：由上位机或人机界面输入的控制指令需要经过处理，包括限幅、线性化等，以确保输入信号符合控制系统的要求。
处理后的指令将送入控制器，进行计算和控制输出电压。
通过双闭环直流调速系统的控制，可以实现对直流电机的转速和电流的精确调节，并具有较好的稳定性、响应速度和鲁棒性，广泛应用于工业自动化领域。
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嘿，大家好！今天咱们聊聊一个挺酷的话题：双闭环直流电机调速系统。
虽然听起来有点像外星人的科技，但是其实它就是咱们日常生活中的一些电机背后的“聪明脑袋”。
没错，电动工具、电动汽车，甚至是你家那台洗衣机，都可能用到这种技术。
别担心，我会用简单易懂的语言，把这个“高大上”的话题聊得通俗易懂，让你像喝水一样轻松明白。
1. 什么是双闭环系统？首先，咱们得搞清楚什么是双闭环系统。
你可以把它想象成一辆高科技的赛车。
车上有两个智能系统，一个负责控制车速，另一个负责检查车速是不是正好。
第一个环节，叫做“速度闭环”，就像是车里的加速器，它根据你给的油门信号来调整速度。
第二个环节，叫做“电流闭环”，就是车上的仪表盘，它会实时监控实际速度和预定速度的差异，确保车速始终如你所愿。
两个环节相互配合，就像是赛车手的左右手，协作得天衣无缝。
1.1 速度闭环的作用速度闭环系统，简单来说，就是确保电机转得刚刚好。
你可以把它想成是你的车速表，告诉你车速到底快不快。
当你设定了目标速度后，速度闭环就会一直“盯着”电机的实际速度，看是不是达到了你想要的。
要是电机转得快了或者慢了，速度闭环会发出“警报”，让电机调整到正确的速度。
就像你开车的时候，如果超速了，车上的警报器就会提醒你：“嘿，慢点！”1.2 电流闭环的作用而电流闭环呢，就是确保电机在运行时不会超负荷。
你可以把它想象成你的车载电脑，时刻监控电机的“健康状态”。
如果电机的电流过大，就像是车上的发动机超负荷一样，电流闭环会自动调整电流，防止电机“过劳”工作，保障电机的长寿命和稳定性。
这就像车上的“健康检查”，时刻关注电机的“身体状况”，让它保持在最佳状态。
2. 如何设计双闭环系统？说到设计双闭环系统，那可不是简单的“煮熟的鸭子嘴里跑”，而是要细心雕琢的“工艺品”。
设计时，你需要考虑到很多细节，就像调配一杯完美的鸡尾酒一样，必须把每个成分都搭配得恰到好处。
2.1 控制器的选择首先，你得挑选一个靠谱的控制器。
V M双闭环直流调速系统课程设计报告
实训报告课程名称：专业实训专业：班级：学号：姓名：指导教师：成绩：完成日期： 2015 年 1月15 日任务书1 单闭环直流调速系统主电路设计单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。
在电动机轴上装一台测速发电机SF ,引出与转速成正比的电压U f 与给定电压U d 比较后,得偏差电压ΔU ,经放大器FD ,产生触发装置CF 的控制电压U k ,用以控制电动机的转速,如图所示。
直流电机，额定电压20V ，额定电流7A ，励磁电压20V ，最大允许电流40A 。
整流变压器额定参数的计算为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压U 2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压U 2。
（1）二次侧相电流和一次侧相电流在精度要求不高的情况下，变压器的二次侧相电压U 2的计算公式： 几种整流线路变压器电压计算系统参数，如表所示。
表 几种整流线路变压器电压计算系统电路模式单相全波单相桥式三相半波三相桥式A C所以变压器二次侧相电压为：21.35200.930U V =⨯÷=变压器的二次侧电流I 2的计算公式： 几种整流线路变压器电流I d /I 2系数，如表。
表 几种整流线路变压器电流Id/I2电路模式 电阻性负载电感性负载单相全控桥 1 三相全控桥查表得，1A =。
变压器的二次侧电流：27d I I A ==变压器的一次侧电流I 1的计算公式：一次侧电流：2112/7302200.95I I U U A =*=⨯÷= （2）变压器容量整流电路为单相桥式，取121m m m ===。
二次容量：22221307210S m U I W ==⨯⨯= 一次容量：111112200.95209S mU I W ==⨯⨯= 平均计算容量：121()209.52S S S W =+= 整流器件晶闸管的参数计算及选择额定电压U TN 、电流I TN 、功率P TN 。
直流调速系统单闭环
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
结论： 1. 单闭环有静差晶闸管直流调速系统的动态稳定性
单闭环直流调速系统 -- 一般概念
对主电路微分方程右侧在相同区间积分;有：
1
2
6623EidRLddtiddt
3
式中方括号内;
第一项平均值为：E = Cen = Cen ； 第二项平均值为：IdR ； 第三项平均值为：零;
单闭环直流调速系统 -- 一般概念
因此得到： 1.17U2cosCenIdR n1.17U2cosIdR
(1K) (1K)
1K
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
闭环系统特征方程即为：
T m T T ss3 T m (T T s)s2 T m T ss 1 0 1 K 1 K 1 K
应用劳斯稳定判据可以得到系统的动态稳定条件：
KTm(TTs )Ts2 TTs
式中右侧即为系统临界放大系数 Kcr ;
nminnmin nN(1s)
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
在假设忽略各种非线性因素等条件下;系统中各环节 的稳态关系为：
➢ 电压比较器 UnUn *Un
➢ 放大器 UcKpUn
➢ 晶闸管触发整流装置 ➢ 调速系统开环机械特性
➢ 测速发电机
Ud0KsUc nUd0 IdR
Id(s)
1 R (1)
Ud0(s)E(s) Ts1
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
电动机轴上转矩与转速之间的关系符合电气传动系统
运动方程：
GD 2 dn
T e T L C m I d C m I dL 375 dt
GD 2 R 1 dn I d I dL 375 C m R dt
单闭环和双闭环直流电机调速系统(可打印修改)
一．直流力矩电机转速/位置伺服控制系统1. 系统组成结构2 系统工作原理在上位计算机上安装有自控原理、计算机控制实验软件包，与实验箱（接口卡控制核心采用C8051F020单片机）通过USB 连接通信,经计算后发出模拟电压信号（-5V 至+5V ）给PWM 脉宽调制单元，PWM 脉宽调制单元的控制核心采用ATmega128单片机，根据不同的控制信号,发出电机转向控制信号及转速控制信号(不同占空比的PWM 波)给功率驱动单元, PWM 波占空比分辨率精度为10位, 功率驱动单元核心采用集成功率驱动芯片L298N,驱动电压采用12V,最大驱动电流3A,可以控制直流力矩电机正反转, 直流力矩电机测速机组采用稀土永磁体制成的高性能力矩电动机与同轴联结的高灵敏度低速测速发电机组合而成，具有响应速度快、转矩大、特性线性度好等特点,是新型高精度调速执行系统组合元件，实验效果好,电流反馈采用霍尔电流传感器LA-50P,转速反馈采用测速发电机，转角位置反馈采用WDD35D-4型导电塑料电位器并配有模拟仪表及数字仪表指示，因此电流、转速、转角信号的反馈均可区分正反两个方向，配合实验软件可以实现多种开闭环控制实验方案。
3.系统参数直流电动机：5V, 4A, 5r/min, e C = 0.556Vmin/r, λ = 1.2晶闸管装置放大系数：S K = 1, S T = 0.01s电枢回路总电阻：R = 0.6 Ω时间常数：l T = 0.167s, m T = 0.282s电流反馈系数：α = 1转速反馈系数：β= 13.控制算法()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-++-=-=∆----21112k k k D k I k k P k k k e e e T T e T Te e K u u u 取TT KP KD T TKPKI KP KP D I ===,,KP:增大比例系数KP 会加快系统的响应速度，有利于减少静差。
KI:减小积分系数KI （即增大积分时间提Ti ）将减少积分作用，有利于减少超调使系统稳定但系统消除静差的速度变慢。
双闭环直流调速系统特性与原理
双闭环直流调速系统特性与原理1.双闭环直流调速系统的特性：(1)调速性能优良：双闭环控制可以提高调速性能，使得速度响应更加迅速、稳定。
由于速度闭环控制，系统可以实时检测速度偏差，并根据偏差调整电机的控制信号，从而使电机转速保持恒定。
(2)载荷抗扰性好：双闭环直流调速系统具有良好的抗负载扰动能力。
通过电流闭环控制器对电流进行反馈控制，一旦发生负载变动，系统可以根据反馈信号快速调整电流，以保持电机输出功率稳定。
(3)适应性强：双闭环直流调速系统适应性强，可以适应各种负载条件下的调速要求。
通过速度闭环控制器可以实时检测速度偏差，并根据偏差调整电机的控制信号，以适应不同的负载要求。
(4)技术难度较高：双闭环直流调速系统需要同时进行速度闭环控制和电流闭环控制，涉及到多个反馈环节和控制算法的设计与调试，技术难度相对较高。
2.双闭环直流调速系统的原理：(1)速度闭环控制原理：速度闭环控制器测量电机的速度，并将测量值与期望速度信号进行比较，得到速度偏差。
根据速度偏差，通过控制器计算得到电机的控制信号，调整电机的输入电压或者电流，使得速度偏差减小，并最终稳定在期望速度值上。
(2)电流闭环控制原理：电流闭环控制器测量电机的电流输出值，并将测量值与期望电流信号进行比较，得到电流偏差。
根据电流偏差，通过控制器计算得到电机的控制信号，调整电机的输入电压或者电流，使得电流偏差减小，并最终稳定在期望电流值上。
(3)内环逆变器控制：双闭环直流调速系统通常采用内环逆变器控制方式。
内环逆变器控制主要是通过改变电机的输入电压或者电流来控制其输出转矩和速度。
内环逆变器可以调整直流电动机的极性和大小，以实现对电机力矩和速度的精确控制。
(4)反馈和调节：双闭环直流调速系统中的反馈环节起到了至关重要的作用。
通过测量电机的速度和电流输出值，并与期望值进行比较，得到偏差信号，通过控制器计算得到控制信号，对电机输入电压或者电流进行调节，以实现对速度和电流的闭环控制。
双闭环直流调速系统工作原理
双闭环直流调速系统工作原理1.系统结构：双闭环直流调速系统主要由两个闭环控制组成，即速度内环和电流外环。
速度内环控制器接收速度设定值和速度反馈信号，通过计算得到电流设定值，并发送给电流外环控制器。
电流外环控制器接收电流设定值和电流反馈信号，通过计算得到电压设定值，并输出给电源控制器。
电源控制器接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压，以确保电机输出的电压和电流符合控制要求。
2.速度内环控制：速度内环控制器是实现速度调节的关键部分。
它通过比较速度设定值和速度反馈信号，得到速度差，然后根据速度差来调节电流设定值。
控制器根据速度差的大小来调整电流设定值的大小，如果速度差较大，则增大电流设定值；如果速度差较小，则减小电流设定值。
通过不断调整电流设定值，使得速度差逐渐减小，最终达到设定的速度。
3.电流外环控制：电流外环控制器是为了保证电流的稳定性而设置的闭环控制。
它接收电流设定值和电流反馈信号，通过比较二者的差异，计算得到电压设定值。
控制器根据电流设定值和电流反馈信号的差异来调整电压设定值的大小，如果电流差较大，则增大电压设定值；如果电流差较小，则减小电压设定值。
通过不断调整电压设定值，使得电流差逐渐减小，最终达到设定的电流。
4.电源控制：电源控制器是为了保证电机输出的电压和电流符合控制要求而设置的。
它接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压来实现电机的调速。
当电压设定值与电源反馈信号存在差异时，控制器会相应地改变电源输出电压，使得电机的电压和电源设定值尽可能接近。
通过不断调整电压输出，最终使得电机的电压和电流稳定在设定值。
5.系统优点：双闭环直流调速系统能够实现对电机的精确调节，具有较高的速度和电流控制精度。
通过速度内环和电流外环的联合控制，可以准确地调节电机的转速，并且能够自动调整输出电流，适应不同负载。
此外，该系统还具有较好的稳定性和抗干扰能力，在外界干扰较大时仍能保持较高的控制精度。
双闭环直流调速系统工作原理
双闭环直流调速系统工作原理双闭环直流调速系统是一种常用的控制系统，用于调节和控制直流电动机的速度。
该系统通过两个闭环来实现目标速度的精确控制，其中一个闭环负责速度检测与控制，另一个闭环负责电流检测与控制。
下面将详细介绍双闭环直流调速系统的工作原理。
1.电机：用于产生机械功的装置，是整个系统的核心部分。
2.传感器：用于检测电机的速度和电流。
3.控制器：根据传感器的反馈信号，计算并控制电机的输入电压和输出扭矩。
4.功率放大器：将控制器输出的电压信号放大后，传递给电机。
5.脉宽调制（PWM）驱动器：将控制器输出的模拟信号转换为数字信号，用于驱动功率放大器。
下面是双闭环直流调速系统的工作过程：1.速度检测与控制环路：该环路用于检测和控制电机的速度，通过传感器测量电机的速度，并将该速度信号反馈给控制器。
控制器根据目标速度和反馈速度之间的误差，计算出控制电压，并将该控制电压传递给功率放大器。
功率放大器将控制电压放大后，通过PWM驱动器将控制信号传递给电机。
电机根据控制信号的大小和频率，调整自身的旋转速度，使得反馈速度与目标速度尽可能接近。
2.电流检测与控制环路：该环路用于检测和控制电机的电流，通过传感器测量电机的电流，并将该电流信号反馈给控制器。
控制器根据反馈电流和目标电流之间的误差，计算出控制电压，并将该控制电压传递给功率放大器。
功率放大器将控制电压放大后，通过PWM驱动器将控制信号传递给电机。
电机根据控制信号的大小和频率，调整自身的输出扭矩，使得反馈电流与目标电流尽可能接近。
通过双闭环控制，系统可以实现对电机速度和电流的高精度控制。
速度检测与控制环路可以保证电机的速度稳定在设定值附近，并可根据需求进行调整。
电流检测与控制环路可以保证电机输出扭矩的精确控制，从而满足不同工作负载下的要求。
总结起来，双闭环直流调速系统通过速度检测与控制环路和电流检测与控制环路，实现了对直流电动机速度和电流的精确控制。
该系统在工业自动化领域具有广泛的应用，可以确保电机在不同工作条件下的稳定运行，并满足不同任务的要求。
双闭环直流电机调速系统
双闭环直流电机调速系统高科;张大林【摘要】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.驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计.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.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P193-195)【关键词】双闭环;转速调节器;电流调节器【作者】高科;张大林【作者单位】南昌职业学院,江西南昌330004;南昌职业学院,江西南昌330004【正文语种】中文1、直流电机调速系统在现代化工业生产中已经得到广泛应用。
直流电动机具有良好的起、制动性能和调速性能，易于在大范围内平滑调速，且调速后的效率很高。
针对直流电机调速的方法也很多，目前国内外也研究了一些调速的控制器。
例如已经用于实际生产的直流电机无级电子调速控制器采用国际先进的IGBT大功率模块器件和独特自行设计的PWM微电子控制技术，以及节能反馈电路和丰富的保护功能控制电路。
适用于无轨机车、矿山井下窄轨机车、磨床、木工机械、服装制作、纺织、造纸印刷等场所。
该控制器具有调速平稳，安全可靠，提高生产效率；直流电机正反转控制简便；可以与计算机连接控制等特点。
直流电机双闭环调速控制系统分析
直流电机双闭环调速控制系统分析摘要：直流电机双闭环调速控制系统用于工业生产中能够为其提供良好的调速支持，具有适应性强、经济性好、抗干扰能力较强等优势。
在工业生产中想要更好的发挥直流电机双闭环调速控制系统的作用，需要对其控制系统的工作原理与结构特点进行研究，应该注重分析系统在设计和应用中的注意事项，在应用过程中不断完善直流电机双闭环调速控制系统，进行细节控制，从而提升工业生产效率。
关键词：直流电机；双闭环调速；控制系统直流电机双闭环调速控制系统是一种结合了电子技术、直流调速、数字控制理论等技术于一体的调速控制系统，将其应用于工业生产中可以为生产活动提供可靠、稳定的电力传动支持，提高生产效率。
钢铁企业在生产过程中，合理的运用直流电机双闭环调速控制系统，能够为生产创造更加稳定、高效的条件，能够提供更加精准的调速，从而保证生产质量。
为了能够更好的应用直流电机双闭环调速控制系统，需要对其硬件要求、软件系统、转速调节原理、转换原理等各项内容进行研究，在了解转速调节程序的相关内容，以便在后续生产活动中更好的发挥其控制作用。
一、直流电机双闭环调速控制系统1、系统概述直流电机可以将电能转化为机械能，驱使机械设备完成生产工作，对于工业生产来说具有重要的意义。
由于工业生产环节和生产目标不同，直流电机的负载也各不相同，因此需要针对不同的负载需求在一定范围内进行电动机转速调节，保证其满足生产需求，直流电机双闭环调速控制系统就是其调速的系统[1]。
直流电机双闭环调速控制系统是应用最为广泛的速度调节控制系统之一，直流电机双闭环调速系统能够实现转速和电流两种负反馈，通过两个调节器的加入，可以分别对电流和转速进行调节，形成转速、电流双闭环调速系统。
2、工作原理直流电机双闭环调速控制系统中，直流电机的能量转换是将电能转化为机械能，而直流调速系统的工作原理是通过电流与转速调节器，由电流控制器负责给转速调节器输出电压，让电枢电流由电流环调节转速偏差，实现调速控制。
双闭环直流调速系统电路原理
双闭环直流调速系统电路原理随着调速系统的不断发展和应用，传统的采用 PI 调节器的单闭环调速系统既能实现转速的无静差调节，又能较快的动态响应只能满足一般生产机械的调速要求。
为了提高生产率，要求尽量缩短起动、制动、反转过渡过程的时间，最好的办法是在过渡过程中始终保持电流（即动态转矩）为允许的最大值，使系统尽最大可能加速起动，达到稳态转速后，又让电流立即降低，进入转矩与负载相平衡的稳态运行。
要实现上述要求，其唯一的途径就是采用电流负反馈控制方法，即采用速度、电流双闭环的调速系统来实现。
在电流控制回路中设置一个调节器，专门用于调节电流量，从而在调速系统中设置了转速和电流两个调节器，形成转速、电流双闭环调速控制。
双闭环调速控制系统中采用了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实现串级连接。
图1－1.1为转速、电流双闭环直流调速系统的原理图。
图中两个调节器ASR 和ACR分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
电流环在内，称之为内环；转速环在外，称之为外环。
两个调节器输出都带有限幅，ASR的输出限幅什U im决定了电流调节器ACR的给定电压最大值U im，对就电机的最大电流；电流调节器ACR输出限幅电压U cm限制了整流器输出最大电压值，限最小触发角α。
1.6.1ADC0809的引脚及其功能ADC0809有28个引脚，其中IN0---IN7接8路模拟量输入。
ALE是地址锁存允许，+ REFV、-REFV接基准电源，在精度要求不太高的情况下，供电电源就可以作为基准电源。
START是芯片的启动引脚，其上脉冲的下降沿起动一次新的A/D 转换。
EOC是转换结束信号，可以用于向单片机申请中断或者供单片机查询。
OE是输出允许端。
CLK是时钟端。
DB0---DB7是数字量的输出。
ADDA、ADDB、ADDC接地址线用以选定8路输入中的一路，详见下图。
第二章 闭环控制直流调速系统的稳态分析与计算
带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系 统稳态分析（续）
U com
将电流截止负反馈环节画 在方框中，再和系统的其它部
- + Rs
Id
分连接起来，便得到带电流截
止负反馈的转速负反馈单闭环
R
调速系统的静态结构图
U
* n
- Ui ASR
+
+
PI
U ct
Ud0 -
Ks
+
E
n
1/Ce
图中 U i I d U com
图2-1 不同转速下的静差率
根据式(2-2)的定义，由于n0a n0b ，所以sa sb 。 对于同样硬度的特性，理想空载转速越低时，静差
率越大，转速的相对稳定度也就越差。例如：当理
想空载转速为1000r/min时，额定速降为10r/min， 静差率为1%；当理想空载转速为100r/min时，额 定速降同样为10r/min，则静差率却为10%。
的转速是无静差的，静
特性是平直的。
2、当 I d I dcr 时，A-B段 的静特性则很陡，静态 速降很大。
0
I dcr
B
I dbl
Id
图2-8 带电流截止负反馈的转速 负反馈单闭环调速系统的静特性
例题
带有电流截止负反馈的转速负反馈单闭环直流 调速系统如图所示：
图1-24 电流截止负反馈闭环直流调速系统的原理框图
要求 s 值越小时，系统能够允许的调速范
围也越小。
例题2-1
某直流调速系统电动机额定转速为 nN 1430 r / min 额定速降 nN 115 r / min，当要求静差率 s 30% 时，允许多大的调速范围？如果要求静差率 s 20% ，试求最低运行速度及调速范围。
直流电机双闭环调速--自动控制原理与系统
直流电机双闭环调速--⾃动控制原理与系统⼀、单闭环调速系统存在的问题①⽤⼀个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，②环内的任何扰动，只有等到转速出现偏差才能进⾏调节，因⽽转速动态降落⼤。
③电流截⽌负反馈环节限制起动电流，不能充分利⽤电动机的过载能⼒获得最快的动态响应，起动时间较长。
电流截⽌负反馈单闭环直流调速系统最佳理想起动过程最佳理想起动过程:在电机最⼤电流（转矩）受限制条件下，希望充分利⽤电机的允许过载能⼒，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许的最⼤值。
缺点：改进思路：为了获得近似理想的过渡过程，并克服⼏个信号综合在⼀个调节器输⼊端的缺点，最好的办法就是将主要的被调量转速与辅助被调量电流分来加以控制，⽤两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统。
⼆、转速、电流双闭环调速系统的组成双闭环调速系统其原理图双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统静态结构图静态结构图系统特点（1）两个调节器，⼀环嵌套⼀环；速度环是外环，电流环是内环。
（2）两个PI调节器均设置有限幅；⼀旦PI调节器限幅（即饱和），其输出量为恒值，输⼊量的变化不再影响输出，除⾮有反极性的输⼊信号使调节器退出饱和；即饱和的调节器暂时隔断了输⼊和输出间的关系，相当于使该调节器处于断开。
⽽输出未达限幅时，调节器才起调节作⽤，使输⼊偏差电压在调节过程中趋于零，⽽在稳态时为零。
（3）电流检测采⽤三相交流电流互感器；（4）电流、转速均实现⽆静差。
由于转速与电流调节器采⽤PI调节器，所以系统处于稳态时，转速和电流均为⽆静差。
转速调节器ASR输⼊⽆偏差，实现转速⽆静差。
三、双闭环调速系统的静特性双闭环系统的静特性如图所⽰特点：1）n0-A 的特点①ASR不饱和。
②ACR不饱和。
或n0为理想空载转速。
此时转速n与负载电流⽆关，完全由给定电压所决定。
电流给定有如下关系??因ASR不饱和，，故。
n0A这段静特性从⼀直延伸到。
2）A—B段①ASR饱和。
双闭环直流调速系统特性与原理
双闭环直流调速系统特性与原理双闭环直流调速系统是一种常见的电机调速系统，通过两个闭环控制来实现对电机转速的精确控制。
在双闭环直流调速系统中，第一个闭环控制回路称为速度环，用来控制电机转速；第二个闭环控制回路称为电流环，用来控制电机电流。
下面将详细介绍双闭环直流调速系统的特性与原理。
1.转速稳定性好：由于双闭环控制系统可以将负载变化的影响控制在较小的范围内，所以电机的转速可以保持在给定值附近稳定运行。
2.转速快速响应：双闭环控制系统可以通过调节速度环和电流环的参数来实现转速的快速响应，使得电机在变化负载下能够迅速调整转速。
3.调节范围广：双闭环直流调速系统可以通过改变速度环和电流环的控制策略来调节电机的转速范围。
可以实现低转速和高转速的调节。
4.可靠性高：双闭环直流调速系统采用两个闭环控制回路，其中速度环和电流环可以相互独立地控制电机的转速和电流，从而提高系统的可靠性。
速度环：速度环的目标是实现对电机转速的精确控制。
速度环根据给定的转速信号与实际转速信号之间的误差，通过PID控制器计算出控制电压，然后将控制电压输出给电流环。
电流环：电流环的目标是控制电机的电流，保持电机的转速稳定。
电流环通过反馈电流信号与速度环输出的控制电压之间的误差，通过PID控制器计算出电压调节量，然后将调节量输出给电机驱动器。
1.给定一个转速信号，如旋钮或数字输入。
2.速度环将给定转速信号与实际转速信号之间的误差传递给PID控制器。
3.PID控制器计算出控制电压，并将其传递给电流环。
4.电流环将反馈电流信号与PID控制器输出的控制电压之间的误差传递给PID控制器。
5.PID控制器计算出电压调节量，并将其传递给电机驱动器。
6.电机驱动器根据PID控制器输出的电压调节量，控制电机的电流，从而控制电机的转速。
总之，双闭环直流调速系统通过速度环和电流环两个闭环控制回路的相互作用，可以实现对电机转速的精确控制。
通过调节速度环和电流环的参数，可以调节电机的转速范围和响应速度，从而满足不同应用场景的需求。
电机课设V-M双闭环直流调速系统
目录摘要 (2)1方案论证 (3)1.1调速系统组成原理分析 (3)1. 2稳态结构图分析 (4)1.3调节器作用 (5)1.3.1转速调节器作用 (5)1.3.2电流调节器作用 (5)1. 4 V-M系统分析 (6)2系统设计 (6)2.1电流调节器的设计 (6)2.1.1确定时间常数 (6)2.1.2选择电流调节器结构 (7)2.1.3计算电流调节器参数 (7)2.1.4校验近似条件 (8)2.1.5 计算调节器电阻和电容 (8)2.2转速调节器的设计 (9)2.2.1确定时间常数 (9)2.2.2选择转速调节器结构 (10)2.2.3计算转速调节器参数 (10)2.2.4检验近似条件 (10)2.2.5校核转速超调量 (11)2.2.6计算调节器电阻和电容 (11)3电气原理总图 (12)4总结与体会 (14)参考文献 (15)摘要转速、电流双闭环调速系统(简称双闭环调速系统)是由单闭环调速系统发展而来的。
单闭环调速系统可以实现转速调节无静差，但单闭环调速系统中用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器动态参数的调整，而用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统，则可以获得近似理想的过渡过程。
双闭环直流调速系统具有良好的稳态和动态性能，它已经成为应用非常广泛的一种调速系统。
在该系统中，为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入、输出限幅电路PI调节器，且转速与电流都采用负反馈闭环。
由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。
在双闭环直流调速系统中设置了两个调节器，转速调节器的输出当作电流调节器的输入，电流调节器的输出控制晶闸管整流器的触发装置。
电流调节器在里面称作内环，转速调节器在外面称作外环，这样就形成转速、电流双闭环调速系统关键字：双闭环，不可逆，转速环，电流环，PI调节器V-M双闭环直流调速系统建模与仿真1方案论证1.1调速系统组成原理分析单闭环调速系统用PI调节器实现转速稳态无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响，并用电流截止负反馈限制电枢电流的冲击，避免出现过电流现象。
电流转速双闭环的逻辑无环流直流调速系统设计
电流转速双闭环的逻辑无环流直流调速系统设计1.系统概述直流调速系统是将电动机的转速通过控制电流的大小来实现调节的装置。
一般来说，调速系统分为单闭环和双闭环两种。
单闭环系统通过对电机转速进行反馈控制来调节输出转速，而双闭环系统不仅对转速进行反馈控制，还对电流进行反馈控制，以提高系统的稳定性和动态性能。
2.系统结构电流转速双闭环的逻辑无环流直流调速系统由电源、整流器、逆变器、电机、电流反馈环、转速反馈环和控制器等组成。
其中，电源提供稳定的直流电源，整流器将交流电转化为直流电，逆变器将直流电转化为交流电以供电机使用，电流反馈环用于测量电机的输出电流，转速反馈环用于测量电机的输出转速，控制器则根据电流和转速信号进行控制。
3.控制策略3.1电流控制电流控制采用PID控制器进行控制，控制器根据电流反馈信号和设定电流信号误差进行控制计算，并将控制信号发送给逆变器。
通过控制器的反馈调节，可以使电流信号快速达到预定值，并保持在设定范围内，实现对电机输出电流的控制。
3.2转速控制转速控制采用PID控制器进行控制，控制器根据转速反馈信号和设定转速信号误差进行控制计算，并将控制信号发送给电流控制器。
通过控制器的反馈调节，可以使转速信号快速达到预定值，并保持在设定范围内，实现对电机输出转速的控制。
4.性能优化为了提高系统的稳定性和动态性能，可以采取以下措施进行性能优化。
4.1损耗最小化在逆变器的设计中，应采用高效的功率开关器件，同时优化控制策略，减小逆变过程中的功率损耗，提高系统的效率。
4.2控制参数的调整根据实际情况，通过实验和仿真分析，合理调整控制器的参数，以提高系统的控制精度和响应速度。
4.3抗干扰能力的提高引入滤波器和去耦电路，减小电源和负载带来的干扰，提高系统的抗干扰能力。
5.结论电流转速双闭环的逻辑无环流直流调速系统设计是一种高级别的直流调速系统，通过同时对电流和转速进行反馈控制，可以实现对电机输出电流和转速的精确控制。
闭环-转速电流双闭环直流调速系统
§2.2 转速、电流双闭环直流调速系统
一、双闭环调速系统的控制规律
转速单闭环系统被调节的是n，检测的误差是n， 要消除的也是扰动对n的影响。故不能控制电流（转 矩）的动态过程。
电流截止负反馈环节只能限制电流的冲击，不 能控制电流保持为某一所需值。
经常正、反转运行的调速系统，希望尽量缩短 启动、制动和反转过渡过程的时间，即要求系统动 态性能好，单闭环就不能满足要求了。
整个系统的本质由外环速度调节器来决定。即： 当ASR不饱和时，电流负反馈使静特性可能产生的 速降完全被ASR的积分作用所抵消了；一旦ASR饱 和，当负载电流过大，系统实现保护作用使n下降 过大时，转速环即失去作用，只剩下电流环起作用， 这时系统表现为恒流调节系统，静特性便会呈现出 很陡的下垂特性。
各变量的稳态工作点和稳态参数计算:
C
IdN
Idm
Id
BC段：描述ASR饱和后（ACR不饱和）的电流单闭环
系统的静特性，转速外环呈开环状态，表现为电流
无静差。
Id
U
* im
Idm
(n < n0 )
ASR的限幅值Uim由设计者选定——限定了最大电 流值Idm。
2、稳态参数：
转速调节器输出：
U
* i
Ui
Id
I dL
电流调节器输出：Uc
加快动态过程。 （4）电机过载/堵转时，限制Idlmax，起快速自动保护作用。
调节器的输出限幅作用
转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定
电流给定电压的最大值Idm；
电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制 了电力电子变换器的最大输出电压Udm。
当ASR饱和时，相当于电流单闭环系统,实现 “只有电流负反馈，没有转速负反馈”
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一．直流力矩电机转速/位置伺服控制系统 1. 系统组成结构
2 系统工作原理
在上位计算机上安装有自控原理、计算机控制实验软件包，与实验箱（接口卡控制核心采用C8051F020单片机）通过USB 连接通信,经计算后发出模拟电压信号（-5V 至+5V ）给PWM 脉宽调制单元，PWM 脉宽调制单元的控制核心采用ATmega128单片机，根据不同的控制信号,发出电机转向控制信号及转速控制信号(不同占空比的PWM 波)给功率驱动单元, PWM 波占空比分辨率精度为10位, 功率驱动单元核心采用集成功率驱动芯片L298N,驱动电压采用12V ,最大驱动电流3A,可以控制直流力矩电机正反转, 直流力矩电机测速机组采用稀土永磁体制成的高性能力矩电动机与同轴联结的高灵敏度低速测速发电机组合而成，具有响应速度快、转矩大、特性线性度好等特点,是新型高精度调速执行系统组合元件，实验效果好,电流反馈采用霍尔电流传感器LA-50P,转速反馈采用测速发电机，转角位置反馈采用WDD35D-4型导电塑料电位器并配有模拟仪表及数字仪表指示，因此电流、转速、转角信号的反馈均可区分正反两个方向，配合实验软件可以实现多种开闭环控制实验方案。
3.系统参数
直流电动机：5V, 4A, 5r/min, e
C = 0.556Vmin/r,
λ = 1.2
晶闸管装置放大系数：
S
K = 1,
S
T = 0.01s
电枢回路总电阻：R = 0.6 Ω 时间常数：
l
T = 0.167s,
m
T = 0.282s
电流反馈系数：α = 1 转速反馈系数：β = 1
计算机
USB 连接
实验箱
PWM 单元 ATmega128 功率单元
L298N 直流力矩电机
电流反馈（LEM 元件） 转速反馈（测速电机） 转角位置反馈（导电塑料电位器）
二．数字PID 控制 1.系统原理图
2.系统接线图
3.控制算法
()⎥
⎦⎤⎢⎣⎡+-++-=-=∆----21112k k k D k I k k P k k k e e e T T e T T
e e K u u u
取
T
T KP KD T T
KP
KI KP KP D I ===,, KP:增大比例系数KP 会加快系统的响应速度，有利于减少静差。
KI:减小积分系数KI （即增大积分时间提Ti ）将减少积分作用，有利于减少超调使系统稳定但系统消除静差的速度变慢。
KD:增加微分系数D （即增大积分时间提Td ）有利于加快系统响应，使超调减少，稳定性增加，但对干扰的抑制能力会减弱。
R(t)
e(t)
e(k)
PID
G(s)
图4.2
Z.0.H
u(k)
y(t)
实验箱效果图
4. Matlab仿真
(1).系统结构图
PID G(S) (2). 系统仿真结构图
G2(S) = 1/( S( 0.1S+1) )
三．单闭环直流调速系统（电流环） 1.系统结构图 （电网电压变化）
电流环动态结构图
电流调节可采用PI调节器，其传递函数为
()
s
s
K
i
i
i
τ
τ1
+
若设计成典型Ⅱ型系统其参数为
()
s
s
05
.0
1
05
.0
6+
⨯。
2.模拟电路图
3.实验箱效果图
4. Matlab仿真
(1). 系统仿真结构图
Ⅱ型电流环阶跃响应
四．双闭环调速系统
1. 双闭环调速系统动态结构图
为达到稳态无静差，转速调节器采用PI 调节器，转速环按典型Ⅱ型系统设计，转速调节器的传递函数为()s
s 1.011.084.7+⨯。
()s s K i i i ττ1+ 1+s T K s s 11+s T R l
U gi U k U do ± I d +
+ - （电网电压变化）
()s s K n n n ττ1+ s T R m e C 1 ∆U d + - - 给定电压 + 限幅 + β α （负载扰
动） I fz
- E n U fi
双闭环调速系统动态结构图
3.实验箱效果图
(a) U gi 和U fi
U gi
U fi
(b) U k (c) n 和I d n
I d
(d) 转速调节器输出有无饱和起
动过程转速波形对比
不饱和
饱和
(e) 负载电流波动对转速的影响 n I fz
(f) 电网电压波动对转速及电流的影响
n I fz
图5-4 双闭环系统实验波形
4. Matlab仿真
(1). 系统仿真结构图
(2)仿真结果
(a) U gi和U fi (b) U k
(c) n和I d (d) 转速调节器输出有无饱和起动过程转速波形对比
五．总结
本次综合设计，通过对单闭环和双闭环直流电机调速系统的Matlab仿真和半实物仿真，使我认识并掌握了到直流调速系统的基本原理、典型环节及其工程设计与调试方法。
并且通过实际应用，巩固了我之前所学的自动控制原理的相关理论知识。
为今后解决其他控制系统的问题打下了坚实的基础。