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摘 要

在直流调速系统中由于转速、电流双闭环控制直流调速系统的性能很好可以满足人们日常活动的需要，所以本文对双闭环直流调速系统进行了研究。本文主要是从系统的控制方面进行展开，建立双闭环直流调速系统的数学模型。按照自动控制原理的方法，从系统的的性能要求的角度出发将转速与电流的调节器设计为比例积分调节器，依托比例积分调节器转速负反馈以及电流截止负反馈来实现无静差，且通过计算确定电流和转速调节器的参数。利用MATLAB对系统展开仿真对比以及调试，使系统运行中表现出良好的直流调速特性，使得系统的性能趋于完善、合理。

关键词：比例积分调节器，双闭环直流调速系统，电流调节器，转速调节器，MATLAB

Abstract：In DC drive system,the double-loop DC speed system can meet the requirement of people’s daily activities,so we study this system in this paper. This article mainly study from the system control aspects, establish the mathematical model of double closed-loop dc speed regulating system, according to the principle of automatic control method.The double-loop DC speed system uses the negative feedback of the speed of the proportional integral regulator and the negative feedback of the current cut-off to ensure that the system is stable. At the same time, the parameters of reasonable speed loop and current loop are determined when we start to simulat the double-loop DC speed system.In this process,using Simulink of DC Motor Speed Governing System Modeling and Simulation,I make a analysis of speed and current waveforms,and debugging to improve the system tends and make it more reasonable.

Keywords：Proportional integral regulator,the double-loop DC speed control system,current regulator, speed regulator, MATLAB

目录

1 绪论 4

1.1直流调速的概念 4

1.2 研究直流调速系统的目的和意义 4

1.3 本文的研究内容 4

2 直流调速系统的方案选择 5

2.1 设计举例以及要求 5

2.2 方案的选择 5

3 双闭环直流调速系统的分析 7

3.1 双闭环直流调速系统的稳态结构和静特性 7

3.2 双闭环直流调速系统的动态抗干扰分析 8

3.3 转速和电流两个调节器的作用 8

4 双闭环直流调速系统调节器的工程设计 9

4.1 工程设计的思路 9

4.2 电流环的结构图简化 9

4.3 电流调节器的设计 10

4.4 转速调节器的设计 11

4.5 电流调节器和转速调节器的具体电路参数计算 13

5 调速系统的仿真 16

5.1 调速系统的仿真模型建立 16

5.2 仿真结果 18

5.3 系统仿真结果分析 19

结论 20

参考文献 21

致谢 22

附录 23

1 绪论

1.1直流调速的概念

直流调速是指为满足工作时机械特性的需求，人为的操作或者自行改变直流电动机的转速。从直流电动机的机械特性进行观察，直流调速对电动机的参数进行调整，亦或是对输入工作电压进行调整，使得机械特性得到改变，继而对电动机和工作时机械特性交点进行改变，最终就会改变电动机稳定特性^[1]。

1.2 研究直流调速系统的目的和意义

直流调速系统较多应用于工业领域，在交流调速系统中发挥着至关重要的作用。它不仅调节范围宽、稳态精度高、动态性能好的优点，而且还易于控制。双闭环直流调速系统与单闭环直流调速系统相比，在动态响应方面得到了改善，使得电机能够快速的响应，因此广泛地应用于我国许多工业部门的自动控制系统中，例如冶金业、印刷业、纺织业。直流调速系统为了控制电动机的转速，一般选用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电。

由于直流调速发展时间长，在日常的生产活动中人们对它不停的优化来满足生产需要，所以它在理论和实践中都比较的成熟。直流调速主要是基于经典控制理论，从控制的技术的角度出发，交流调速主要是依靠现代控制理论，直流调速是交流调速的基础。所以对直流调速进行深入的研究可以帮助人们更好的研究与发展交流调速系统^[1]。

通过对双闭环直流调速系统的了解，加深了对于直流调速系统的基本理论的理解。对相关的内容了解的同时可以从它的性能角度分析，发现系统的不足之处。在对系统的缺陷进行完善后，可以提高系统在日常生产活动中的性能从而满足各种工作场合的实际的生产需要。在对双闭环直流调速系统研究的同时，以此为基础在对其他的多换交、直流调速系统进行学习，以便在日后的工作与学习中很好的来解决相关的问题。

在这些年的科技发展中，直流调速由于自身的限制开始被在飞速发展的交流调速所替代，并且这一趋势开始变得越来越明显。不过由于直流调速电机在一些方面的性能是优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速的发展提供了稳定的基础。同时在最新研制成功的直流调速器在精度、稳定、可靠、智能化等发面同交流变频器具有同等性能，可以看到直流调速在未来的人们的日常生产活动中的美好前景。单闭环在实际的应用中局限性太大，快速性不够好，而双闭环直流调速系统可以很好的解决单闭环在运行性能方面不足的情况。

1.3 本文的研究内容

本文首先是对双闭环直流调速系统进行数学模型的建立，并且分析了系统在运行时的各项性能指标，详细的分析系统的静态与动态性能。对给定的电动机参数来进行数学模型内的参数确定，并且利用MATLAB下的Simulink模块对所计算的参数进行仿真，通过仿真的结果来对参数进行整定。

2 直流调速系统的方案选择

2.1 设计举例以及要求

在设计系统时要根据给定的参数进行系统的设计，参数如下所示：在选择的直流电机中，，允许过载倍数。

表2-1 直流电机的参数

额定电压	额定电枢电流	额定转速	电枢回路总电阻	电感	励磁电阻	励磁电感	互感
220v	50A	1460r	0.5	0.0012H	240	120H	1.8H

表

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