双闭环直流电机调速系统设计报告
双闭环调速系统设计报告
双闭环直流调速系统的仿真与设计摘 要Abstract目 录引 言直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。
它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，在一定程度上满足了生产要求。
直流电动机和交流电动机相比，其制造工艺复杂，生产成本高．维修困难，需备有直流电源才能使用。
但因直流电动机具有宽广的调速范围，平滑的调速特性，较高的过载能力和较大的起动、制动转矩，因此被广泛地应用于调速性能要求较高的场合。
在工业生产中，需要高性能速度控制的电力拖动场合，直流调速系统发挥着极为重要的作用，高精度金属切削机床，大型起重设备、轧钢机、矿井卷扬、城市电车等领域都广泛采用直流电动机拖动。
特别是晶闸管一直流电动机拖动系统，、具有自动化程度高、控制性能好、起动转矩大，易于实现无级调速等优点而被广泛应用。
本文主要是根据三相全波全控整流电路的原理，选择合适的变压器、晶闸管、平波电抗器以及晶闸管保护、触发电路，组成整流电路.1 调速系统总体设计直流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 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。
两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路。
转速调节器ASR 的输出限幅电压*im U 决定了电流给定电压的最大值；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 。
由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环,以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
转速电流双闭环直流调速系统课程设计报告书
课程设计任务书某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为：直流电动机：U N=220V，I N=205A，n N=575r/min , R a=0.1Ω，电枢电路总电阻R=0.2Ω，电枢电路总电感L=7.59mH，电流允许过载倍数λ=2，折算到电动机轴的飞轮惯量GD2=215Nm2。
晶闸管整流装置放大倍数K s=40，滞后时间常数T s=0.0017s电流反馈系数β=0.024V/A(≈10V/2I N)转速反馈系数α=0.017V min/r(≈10V/n N)滤波时间常数取T oi=0.001s，T on=0.01s。
U nm∗=U im∗=U cm=10V；调节器输入电阻R0=40kΩ。
设计要求：稳态指标：无静差；动态指标：电流超调量σi≤5%；空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。
目录课程设计任务书 (1)第一章直流双闭环调速系统原理 (3)1.1系统的组成 (3)1.2 系统的原理图 (4)第二章转速、电流双闭环直流调速器的设计 (6)2.1 电流调节器的设计 (6)2.2 转速调节器的设计 (13)第三章系统仿真 (21)心得体会 (26)参考文献 (27)第一章直流双闭环调速系统原理1.1系统的组成转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。
采用PI调节的单个转速闭环调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是对系统的动态性能要求较高的系统，单闭环系统就难以满足需要了。
为了实现在允许条件下的最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值I dm的恒流过程。
按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。
所以，我们希望达到的控制：启动过程只有电流负反馈，没有转速负反馈；达到稳态转速后只有转速负反馈，不让电流负反馈发挥作用。
故而采用转速和电流两个调节器来组成系统。
双闭环不可逆直流调速系统实验报告
双闭环不可逆直流调速系统实验报告
实验目的：
1. 理解双闭环不可逆直流调速系统的原理和特点。
3. 熟悉实验设备的使用和实验过程。
实验原理：
双闭环不可逆直流调速系统由速度环和电流环两个闭环组成，其基本原理如下：
1. 速度环控制
在速度环内部，输入为期望转速，输出为电压控制器的输出信号。
速度环主要根据实
际转速和期望转速之间的差异，计算出电压控制器的控制量，并根据电压控制器的输出改
变电机的电压，以达到调速的目的。
实验步骤：
1. 准备实验设备：电机、电压变压器、电流反馈电阻、示波器、信号源、功率放大器、控制器等。
2. 按照实验原理中的模型，建立电机的电压-转速模型和电机的电流-转矩模型。
3. 根据模型，编写控制算法。
4. 将实验设备连接好，将模型和算法输入控制器。
5. 设置期望转速和电流控制量，并启动电机。
6. 分析实验结果，评估控制系统的性能。
实验结果：
本次实验中，我们成功建立了双闭环不可逆直流调速系统的模型，并利用控制器实现
了系统的控制。
我们通过改变期望转速和电流控制量，观察了系统的实际转速和转矩变化。
实验结果表明，双闭环控制系统的性能稳定，具有较好的调速性能和响应速度。
结论：。
双闭环直流调速实验报告
双闭环直流调速实验报告双闭环直流调速实验报告引言：直流电机作为一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产和日常生活中。
为了提高直流电机的调速性能，双闭环直流调速系统应运而生。
本实验旨在通过搭建双闭环直流调速系统，对其性能进行测试和评估。
一、实验目的本实验的主要目的是研究和掌握双闭环直流调速系统的工作原理和性能特点，具体包括以下几个方面：1. 了解双闭环直流调速系统的组成和工作原理；2. 掌握双闭环直流调速系统的参数调节方法；3. 测试和评估双闭环直流调速系统的调速性能。
二、实验原理双闭环直流调速系统由速度环和电流环组成，其中速度环负责控制电机的转速，电流环负责控制电机的电流。
具体工作原理如下：1. 速度环：速度环通过测量电机的转速，与给定的转速进行比较，计算出转速误差，并将误差信号经过PID控制器进行处理，最终输出控制信号给电流环。
2. 电流环：电流环通过测量电机的电流，与速度环输出的控制信号进行比较，计算出电流误差，并将误差信号经过PID控制器进行处理，最终输出控制信号给电机。
三、实验步骤1. 搭建实验平台：将直流电机与电机驱动器连接，并将驱动器与控制器相连。
2. 参数设置：根据实验要求，设置速度环和电流环的PID参数。
3. 测试电机转速：给定一个转速值，观察电机的实际转速是否与给定值一致。
4. 测试电机负载：通过改变电机负载，观察电机的转速是否能够稳定在给定值附近。
5. 测试电机响应时间：通过改变给定转速，观察电机的响应时间，并记录下来。
6. 测试电流控制性能：通过改变电机负载，观察电机电流的变化情况，并记录下来。
四、实验结果与分析1. 电机转速测试结果表明，双闭环直流调速系统能够准确控制电机的转速，实际转速与给定值之间的误差较小。
2. 电机负载测试结果表明，双闭环直流调速系统能够在不同负载下保持电机的转速稳定，具有较好的负载适应性。
3. 电机响应时间测试结果表明，双闭环直流调速系统的响应时间较短，能够快速响应给定转速的变化。
直流电动机双闭环调速系统设计
1 设计方案论证电流环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
转速环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
2双闭环调速控制系统电路设计及其原理综述随着现代工业的开展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。
相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。
双闭环控制那么很好的弥补了他的这一缺陷。
双闭环控制可实现转速和电流两种负反应的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。
其良好的动态性能主要表达在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。
正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有必要对其最优化设计进展深入的探讨和研究。
本次课程设计目的就是旨在对双闭环进展最优化的设计。
整流电路本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路，它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。
共阴极组VT1、VT3和VT5在正半周导电，流经变压器的电流为正向电流；共阳极组VT2、VT4和VT6在负半周导电，流经变压器的电流为反向电流。
变压器每相绕组在正负半周都有电流流过，因此，变压器绕组中没有直流磁通势，同时也提高了变压器绕组的利用率。
三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。
为使负载电流连续平滑，有利于直流电动机换向及减小火花，以改善电动机的机械特性，一般要串入电感量足够大的平波电抗器，这就等同于含有反电动势的大电感负载。
三相桥式全控整流电路的工作原理是当a=0°时的工作情况。
双闭环直流电动机调速系统
04
系统软件设计
控制算法设计
算法选择
算法实现
根据系统需求，选择合适的控制算法， 如PID控制、模糊控制等。
将控制算法用编程语言实现，并集成 到系统中。
算法参数整定
根据系统性能指标，对控制算法的参 数进行整定，以实现最优控制效果。
调节器设计
调节器类型选择
根据系统需求，选择合适 的调节器类型，如PI调节 器、PID调节器等。
在不同负载和干扰条件下测试系统的性能， 验证系统的鲁棒性。
06
结论与展望
工作总结
针对系统中的关键问题，如电流和速度的动态 调节、超调抑制等，进行了深入研究和改进。
针对实际应用中可能出现的各种干扰和不确定性因素 ，进行了充分的考虑和实验验证，提高了系统的鲁棒
性和适应性。
实现了双闭环直流电动机调速系统的优化设计 ，提高了系统的稳定性和动态响应性能。
通过对实验数据的分析和比较，验证了所设计的 双闭环直流电动机调速系统的可行性和优越性。
研究展望
进一步研究双闭环直流电动机 调速系统的控制策略，提高系
统的动态性能和稳定性。
针对实际应用中的复杂环境和 工况，开展更为广泛和深入的 实验研究，验证系统的可靠性
和实用性。
探索双闭环直流电动机调速系 统在智能制造、机器人等领域 的应用前景，为相关领域的发 展提供技术支持和解决方案。
功率驱动模块
总结词
控制直流电动机的启动、停止和方向。
详细描述
功率驱动模块是双闭环直流电动机调速系统的核心部分，负责控制直流电动机的启动、停止和方向。它通常 由电力电子器件（如晶体管、可控硅等）组成，通过控制电动机的输入电压或电流来实现对电动机的速度和 方向的控制。功率驱动模块还需要具备过流保护、过压保护和欠压保护等功能，以确保电动机和整个系统的
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
TGn ASR ACR U *n + -U n U i U *i + - U c TAV M + -U d I dUP E L- M T 双闭环直流调速系统的设计与仿真1、实验目的1．熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本原理。
2．掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。
3．掌握调节器的工程设计及仿真方法。
2、实验内容1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析 3、实验要求用电机参数建立相应仿真模型进行仿真 4、双闭环直流调速系统组成及工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机—发电机组等组成。
本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压U ct 作为触发器的移相控制电压，改变U ct 的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。
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，如图4.1。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流的输出去控制电力电子变换器UPE 。
在结构上，电流环作为内环，转速环作为外环，形成了转速、电流双闭环调速系统。
为了获得良好的静、动态特性，转速和电流两个调节器采用PI 调节器。
图4.1 转速、电流双闭环调速系统 5、电机参数及设计要求5.1电机参数 直流电动机：220V ，136A ，1460r/min ， =0.192V ? min/r ，允许过载倍数=1.5，晶闸管装置放大系数： =40电枢回路总电阻：R=0.5 时间常数： =0.00167s, =0.075s电流反馈系数： =0.05V/A 转速反馈系数：=0.007 V ? min/r 5.2设计要求要求电流超调量 5%，转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量 10%。
6、调节器的工程设计 6.1电流调节器ACR 的设计 （1）确定电流环时间常数1）装置滞后时间常数 =0.0017s ； 2）电流滤波时间常数 =0.002s ；3）电流环小时间常数之和 = + =0.0037s ； （2）选择电流调节结构根据设计要求5%，并且保证稳态电流无差，电流环的控制对象是双惯性型的，且=0.03/0.0037=8.11<10，故校正成典型?I?型系统，显然应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成?式中—?电流调节器的比例系数；?—?电流调节器的超前时间常数。
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告一、系统结构设计双闭环直流调速系统由两个闭环控制组成，分别是速度子环和电流子环。
速度子环负责监测电机的转速，并根据设定值与实际转速的误差，输出电流指令给电流子环。
电流子环负责监测电机的电流，并根据电流指令与实际电流的误差，输出电压指令给电机驱动器，实现对电机转速的精确控制。
二、参数选择在进行双闭环直流调速系统的设计之前，需选择合适的控制参数。
根据实际的电机参数和转速要求，确定速度环和电流环的比例增益和积分时间常数等参数。
同时，还需根据电机的动态特性和负载特性，选取合适的速度和电流传感器。
三、控制策略速度子环采用PID控制器，通过计算速度误差、积分误差和微分误差，生成电流指令，并传递给电流子环。
电流子环也采用PID控制器，通过计算电流误差、积分误差和微分误差，生成电压指令，并输出给电机驱动器。
四、仿真实验为了验证双闭环直流调速系统的性能，进行了仿真实验。
首先，通过Matlab/Simulink建立双闭环直流调速系统的模型，并设置不同转速和负载条件，对系统进行仿真。
然后，通过调整控制参数，观察系统响应速度、稳定性和抗干扰性等指标的变化。
五、仿真结果分析根据仿真实验的结果可以看出，双闭环直流调速系统能够实现对电机转速的精确控制。
当系统负载发生变化时，速度子环能够快速调整电流指令，使电机转速保持稳定。
同时，电流子环能够根据速度子环的电流指令，快速调整电压指令，以满足实际转速的要求。
此外，通过调整控制参数，可以改善系统的响应速度和稳定性。
六、总结双闭环直流调速系统是一种高精度的电机调速方案，通过双重反馈控制实现对电机转速的精确控制。
本文介绍了该系统的设计与仿真实验，包括系统结构设计、参数选择、控制策略及仿真结果等。
仿真实验结果表明，双闭环直流调速系统具有良好的控制性能，能够满足实际转速的要求。
双闭环直流调速系统课程设计报告
1双闭环直流调速系统课程设计报告第一章主电路设计与参数计算调速系统方案的选择因为电机上网容量较大又要求电流的脉动小应采纳三相全控桥式整流电路供电方案。
电动机额定电压为220V 为保证供电质量应采纳三相减压变压器将电源电压降低。
为防止三次谐波电动势的不良影响三次谐波电流对电源的扰乱。
主变压器采纳 A/D 联络。
因调速精度要求较高应采纳转速负反应调速系统。
采纳电流截止负反应进行限流保护。
出现故障电流时过电流继电器切断主电路电源。
为使线路简单工作靠谱装置体积小宜采纳 KJ004 构成的六脉冲集成触发电路。
该系统采纳减压调速方案故励磁应保持恒定励磁绕组采纳三相不控桥式整流电路供电电源可从主变压器二次侧引入。
为保证先加励磁后加电枢电压主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合同时设有弱磁保护环节电动机的额定电压为 220V 为保证供电质量应采纳三相减 2 压变压器将电源电压降低为防止三次谐波电动势的不良影响三次谐波电流对电源的扰乱主变压器采纳D/Y 联络。
1.1 整流变压器的设计 1.1.1 变压器二次侧电压U2 的计算U2 是一个重要的参数选择过低就会没法保证输出额定电压。
选择过大又会造成延迟角α加大功率因数变坏整流元件的耐压高升增添了装置的成本。
一般可按下式计算即BAUUd2.112 1-1 式中 A-- 理想状况下α0°时整流电压 Ud0 与二次电压U2 之比即AUd0/U2B-- 延缓角为α时输出电压Ud 与 Ud0 之比即BUd/Ud0 ε——电网颠簸系数系数依据设计要求采纳公式11.2——考虑各样因数的安全BAUUd2.112 1-3由表查得A2.34 取ε 0.9 角α考虑 10°裕量则Bcosα 0.985222011.21061272.340.90.985UV 取 U2120V 。
电压比KU1/U2380/1203.2 。
1.1.2 一次、二次相电流 I1 、I2 的计算由表查得 KI10.816 KI20.816 考虑变压器励磁电流得取1.1.3 变压器容量的计算S1m1U1I1 1-4 S2m2U2I2 1-5S1/2S1S2 1-6 式中 m1、m2 -- 一次侧与二次侧绕组的相数表查得 m13m23 S1m1U1I13× 380×1415.6KVA由S2m2U2I23×110×44.914.85 KVA考虑励磁功率LP220×1.60.352kW 取 S15.6kvA 1.2 晶闸管元件的选择晶闸管的额定电压晶闸管实质蒙受的最大峰值电压TNU 乘以 23 倍的安全裕量参照标准电压等级即可确立晶闸管的额定电压 TNU 即 TNU 23mU 整流电路形式为三相全控桥查表得26UUm 则223236236110539808TNmUUUV 3-7 取晶闸管的额定电流选择晶闸管额定电流的原则是一定使管子同意经过的额定电流有效值TNI 大于实质流过管子电流最大有效值TI8 即 4 TNI 1.57AVTITI 或AVTI57.1TI57.1TIddIIKdI 1-8 考虑 1.52 倍的裕量AVTI1.52KdI 1-9 式中KTI/1.57dI-- 电流计算系数。
直流电动机双闭环调速系统MATLAB仿真实验报告
直流电动机双闭环调速系统MATLAB仿真实验报告
实验目的：
本实验旨在设计并实现直流电动机的双闭环调速系统，并使用MATLAB进行仿真实验，验证系统的性能和稳定性。
实验原理：
直流电动机调速系统是通过改变电机的输入电压来实现调速的。
双闭环调速系统采用了速度环和电流环两个闭环控制器，其中速度环的输入为期望转速和实际转速的误差，输出为电机的电流设定值；电流环的输入为速度环输出的电流设定值和实际电流的误差，输出为电机的输入电压。
实验步骤：
1.建立直流电动机的数学模型。
2.设计速度环控制器。
3.设计电流环控制器。
4.进行系统仿真实验。
实验结果：
经过仿真实验，得到了直流电动机双闭环调速系统的性能指标，包括上升时间、峰值过渡性能和稳态误差等。
同时，还绘制了调速曲线和相应的控制输入曲线，分析了调速系统的性能和稳定性。
实验结论：
通过对直流电动机双闭环调速系统的仿真实验，验证了系统的性能和
稳定性。
实验结果表明，所设计的双闭环控制器能够实现快速且稳定的直
流电动机调速，满足了实际工程应用的需求。
实验心得：
本实验通过使用MATLAB进行仿真实验，深入理解了直流电动机的双
闭环调速系统原理和实现方式。
通过实验，我不仅熟悉了MATLAB的使用，还掌握了直流电动机的调速方法和控制器设计的原则。
同时，实验中遇到
了一些问题，比如系统的超调过大等，通过调整控制器参数和优化系统结
构等方法，最终解决了这些问题。
通过本次实验，我对直流电动机调速系
统有了更加深入的理解，为之后的工程应用打下了坚实的基础。
双闭环直流调速实验报告
一、实验目的1. 熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本原理。
2. 掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。
3. 掌握调节器的工程设计及仿真方法。
4. 通过实验验证双闭环直流调速系统的性能，分析其动态响应和稳态特性。
二、实验原理双闭环直流调速系统由转速环和电流环组成，通过转速负反馈和电流负反馈实现对电机转速和电流的精确控制。
转速环的输出作为电流环的给定值，电流环的输出控制晶闸管整流装置的输出电压，从而调节电机的转速。
三、实验内容1. 系统搭建与调试- 搭建双闭环直流调速系统，包括晶闸管整流装置、电动机、转速检测环节、电流检测环节、转速调节器和电流调节器等。
- 对系统进行调试，确保各环节工作正常。
2. 参数测定- 测定晶闸管整流装置的输出电压、电流和功率等参数。
- 测定转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
3. 调节器设计- 设计转速调节器和电流调节器，采用PI调节器。
- 根据实验要求，确定调节器的参数。
4. 系统仿真- 使用MATLAB/Simulink软件建立双闭环直流调速系统的仿真模型。
- 对系统进行仿真，分析其动态响应和稳态特性。
5. 实验结果分析- 分析实验数据，评估系统的性能。
- 分析系统在不同负载条件下的响应和稳定性。
四、实验步骤1. 系统搭建- 按照实验电路图搭建双闭环直流调速系统。
- 连接晶闸管整流装置、电动机、转速检测环节、电流检测环节、转速调节器和电流调节器等。
2. 系统调试- 调整晶闸管整流装置的触发角，使输出电压和电流稳定。
- 调整转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
- 调整转速调节器和电流调节器的参数，使系统稳定运行。
3. 参数测定- 使用示波器、电流表、电压表等仪器测定晶闸管整流装置的输出电压、电流和功率等参数。
- 使用转速表和电流表测定转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
4. 调节器设计- 根据实验要求，设计转速调节器和电流调节器。
- 使用MATLAB/Simulink软件进行调节器参数的优化。
双闭环直流调速系统报告
双闭环直流调速系统报告⽬录1 设计⽬的及意义 (2)2 ⼯作原理 (3)2.1双闭环直流调速系统的组成与原理 (3)2.2双闭环直流调速系统的静特性分析 (3)2.3双闭环直流调速系统的稳态结构图 (5)2.4双闭环直流调速系统的数学模型 (6)2.5调节器的具体设计 (6)2.6速度环的设计 (8)2.7双闭环直流调速系统仿真 (10)3 ⽅案设计与论证 (11)4 系统硬件设计 (14)4.1主电路 (14)4.2控制电路 (14)4.3驱动电路 ...........................................................................4.4反馈和保护电路 (15)5 系统调试 (15)6 ⼼得体会 (16)参考⽂献 (17)1设计⽬的及意义本设计从直流电动机的⼯作原理⼊⼿，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。
然后按照⾃动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进⾏分析和计算，利⽤Simulink对系统进⾏了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。
转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应⽤最⼴的直流调速系统, 采⽤转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。
转速、电流双闭环直流调速系统的控制规律，性能特点和设计⽅法是各种交、直流电⼒拖动⾃动控制系统的重要基础。
应掌握转速、电流双闭环直流调速系统的基本组成及其静特性；从起动和抗扰两个⽅⾯分析其性能和转速与电流两个调节器的作⽤；应⽤⼯程设计⽅法解决双闭环调速系统中两个调节器的设计问题，等等。
通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不⾜之处的完善，可提⾼该系统的性能，使其能够适⽤于各种⼯作场合，提⾼其使⽤效率。
2⼯作原理2.1 双闭环直流调速系统的组成与原理图2.1 双闭环直流调速系统的原理图电动机在启动阶段,电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输⼊端存在⼀个偏差信号,经放⼤后输出的电压保持为限幅值,速度调节器⼯作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送⼊电流调节器, 此时则以最⼤电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增⼤直到等于最⼤给定值, 电动机以最⼤电流恒流加速启动。
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【双闭环直流电机调速系统设计】哎呀，说起电机，那可是咱们日常生活中随处可见的“小能手”！就像家里的电风扇、空调、甚至那些高大上的电动汽车，没有它们可怎么行？不过，说到电机，你可能会想：“这玩意儿不就是转一转吗？有啥难的？”嘿，别小看它，电机的世界可精彩了去了！首先得说说这个“双闭环直流电机调速系统”。
这可不是简单的“开/关”操作，而是涉及到电流、电压这些精密数据的大工程。
想象一下，电机就像是个调皮的孩子，需要我们用智慧去调教它。
而这个调速系统，就像是我们的“教练”，通过各种传感器和控制器来确保电机能够按照我们的要求稳稳地运行。
让我们来聊聊这个系统的两个“闭环”。
第一个“闭环”嘛，就是电流环。
想象一下，电流就像一条小河，流过电机的各个部件。
有了电流环，我们就能像看护河流一样，确保这条“小河”不会溢出来，也不会干涸。
第二个“闭环”呢，就是速度环。
这就好比是我们在跑步时的速度调节，只有保持一定的速度，我们才能跑得又快又稳。
这两个“闭环”可不是随便放在一起的哦！它们之间要相互配合，才能让电机跑得既快又稳。
比如，当电流过大时，速度环就会及时发出警报，提醒我们要调整电流；而当速度过慢时，电流环也会给出提示，让我们知道需要加大电流。
这样一来，电机就能稳稳地按照我们的要求运行啦！不过，说到这个“双闭环直流电机调速系统”，我可得给你提个醒儿。
虽然听起来挺高级的，但实际操作起来可一点也不简单。
你得会读懂各种传感器的信号，还得懂得如何调整控制器的参数。
而且啊，这玩意儿还特别怕“水土不服”——要是环境条件变了，或者电机出了点问题，就得赶紧调整参数，保证电机能够继续稳定地工作。
双闭环直流电机调速系统是一个复杂但功能强大的工具。
它能够帮助我们更好地控制电机，让它能够更加精确地完成各种任务。
如果你对电机感兴趣，或者想要了解更多关于电机的知识，那就赶紧动手试试吧！说不定，你还能发现更多有趣的事情呢！。
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运动控制系统课程设计专业：自动化设计题目：双闭环直流电机调速系统设计班级：学生姓名：学号：指导教师：分院院长：教研室主任：电气工程学院一、课程设计任务书1.设计参数三相桥式整流电路，已知参数为：P N=555K W,U N=750V,I N=760A,n N=375r/min,电动势系数Ce=,电枢回路总电阻R=0.14Ω，允许电流过载倍数λ=1.5，触发整流环节的放大倍数Ks=75,电磁时间常数Tl=0.031s,机电时间常数Tm=0.112s电流反馈时间常数Toi=0.002s,转速反馈滤波时间常数Ton=0.02s。
且调节器输入输出电压U*nm=U*in=U*cm=10V,调节器输入电阻R0=40KΩ。
2.设计内容1）根据题目的技术要求，分析论证并确定闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。
2）建立双闭环调速系统动态数学模型。
3）动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。
4） 利用MATLAB 进行双闭环调速系统仿真分析，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。
3.设计要求：1）该调速系统能进行平滑地速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽地转速调速范围（10D ≥），系统在工作范围内能稳定工作。
2）系统静特性良好，无静差（静差率2S ≤）。
3）动态性能指标：转速超调量δn ≤10%，电流超调量5%i δ<，动态最大转速降810%n ∆≤~，调速系统的过渡过程时间（调节时间）1s t s ≤。
4)系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。
5)主电路采用三项全控桥。
4. 课程设计报告要求1）、要求在课程设计答辩时提交课程设计报告。
2）、报告应包括以下内容：A 、系统各环节选型双闭环直流调速系统的工作原理调节器的工程设计Simulink 仿真 B 、系统调试过程介绍，在调试过程中出现的问题，解决办法等；C 、课程设计总结。
包括本次课程设计过程中的收获、体会，以及对该课程设计的意见、建议等；D 、设计中参考文献列表；E 、报告使用B5纸打印，全文不少于2000字。
5. 参考资料[1] 朱仁初，万伯任.电力拖动控制系统设计手册[M].北京：机械工业出版社，1994.[2] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2006.[3] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统-运动控制系统[M],第三版. 北京:机械工业出版社, 2007年6月．[4] 孔凡才．晶闸管直流调速系统［M ］．北京:北京科技出版社，1985．[5] 段文泽，童明倜.电气传动控制系统及其工程设计［M］.四川：重庆大学出版社,1989.10.[6] 运动控制系统课程设计指导书.6. 设计进度（2012年12月3日至12月14日）时间设计内容12月3日布置设计任务、查阅资料12月4日-12月7日方案论证及总体设计12月10日-12月13日系统调试及整理课程设计报告12月14日课程设计答辩7. 课程设计时间及地点2012年12月3日～2012年12月14日上午8：00～11：00；下午13：00~16：00目录第一章双闭环直流调速系统的工作原理................... 错误!未定义书签。
1.1 双闭环直流调速系统的介绍....................... 错误!未定义书签。
1.2 双闭环直流调速系统的组成....................... 错误!未定义书签。
1.3 双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 ......... 错误!未定义书签。
1.4 双闭环直流调速系统的数学模型................... 错误!未定义书签。
1.4.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 ......... 错误!未定义书签。
1.4.2 起动过程分析............................. 错误!未定义书签。
第二章调节器的工程设计............................... 错误!未定义书签。
2.1 调节器的设计原则............................... 错误!未定义书签。
2.2 Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比较................... 错误!未定义书签。
2.3 电流调节器的设计............................... 错误!未定义书签。
2.3.1 结构框图的化简和结构的选择 ............... 错误!未定义书签。
2.3.2 时间常数的计算........................... 错误!未定义书签。
2.3.3 选择电流调节器的结构..................... 错误!未定义书签。
2.3.4 计算电流调节器的参数..................... 错误!未定义书签。
2.3.5 校验近似条件............................. 错误!未定义书签。
2.3.6 计算调节器的电阻和电容................... 错误!未定义书签。
2.4 转速调节器的设计............................... 错误!未定义书签。
2.4.1 转速环结构框图的化简..................... 错误!未定义书签。
2.4.2 确定时间常数............................. 错误!未定义书签。
2.4.3 选择转速调节器结构....................... 错误!未定义书签。
2.4.4 计算转速调节器参数....................... 错误!未定义书签。
2.4.5 检验近似条件............................. 错误!未定义书签。
2.4.6 计算调节器电阻和电容..................... 错误!未定义书签。
第三章 Simulink仿真................................... 错误!未定义书签。
3.1 脉冲同步触发器子系统构建....................... 错误!未定义书签。
3.2 转速环的仿真设计............................... 错误!未定义书签。
3.3 双闭环直流调速系统的仿真设计................... 错误!未定义书签。
总结................................................... 错误!未定义书签。
参考文献............................................... 错误!未定义书签。
第一章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双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。
我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。
在单闭环系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的。
但它只是在超过临界电流Idcr值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。
带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动时的电流和转速波形如图1-（a）所示。
当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速过程必然拖长。
图1-1 调速系统起动过程的电流和转速波形在实际工作中，我们希望在电机最大电流（转矩）受限的条件下，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）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。
这样的理想起动过程波形如图1-（b）所示，这时，启动电流成方波而转速是线性增长的。
这是在最大电流（转矩）受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。
实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程，按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么采用电流负反馈就能得到近似的恒流过程。
问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠电流负反馈发挥主作用，因此我们采用双闭环调速系统。
这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用在不同的阶段。
1.2 双闭环直流调速系统的组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如图1-2所示，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。
这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。
因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。
一般的调速系统要求以稳和准为主，图1-2 转速、电流双闭环直流调速系统图中U*n、Un—转速给定电压和转速反馈电压；U*i、Ui—电流给定电压和电流反馈电压；ASR—转速调节器；ACR—电流调节器；TG—测速发电机；TA—电流互感器；UPE—电力电子变换器1.3 双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性图1-3双闭环直流调速系统的稳态结构图双闭环直流系统的稳态结构图如图1-3所示，分析双闭环调速系统静特性的关键是掌握PI调节器的稳态特征。
一般存在两种状况：饱和——输出达到限幅值；不饱和——输出未达到限幅值。
当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，相当与使该调节环开环。
当调节器不饱和时，PI作用使输入偏差电压在稳太时总是为零。
实际上，在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。
因此，对静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。
1）转速调节器不饱和这时，两个调节器都不饱和，稳态时，它们的输入偏差电压都是零，因此，Un*=Un=a×n=a×n0Ui*=Ui=β×Id可得：n=Un*/a=n0从而得到静特性曲线的CA段。