直流電機調速系統(tǒng)特性的仿真研究

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　設計（論文）題目： 直流電機調速系統(tǒng)特性的仿真研究 </p><p>　　學 院 名 稱： 電子與信息工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化

2、 </p><p>　　班 級： 09-2 </p><p>　　姓 名： 學 號 09401170207 </p><p>　　指 導 教 師：

3、 職 稱 高級工程師 </p><p>　　定稿日期：2013年 5 月 15 日</p><p>　　直流電機調速系統(tǒng)特性的仿真研究</p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　本文敘述了直流電動機的基本原理和調速原理，介紹了直流電動機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成及靜、動態(tài)特性，并且根據(jù)直流電

4、動機的基本方程建立了調速系統(tǒng)的數(shù)學模型，給出了動態(tài)結構框圖，用工程設計方法設計了直流電動機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。最后，用MATLAB仿真軟件搭建了仿真模型，對調速系統(tǒng)進行了仿真研究。</p><p>　　通過對直流電動機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)動態(tài)特性的研究與仿真，可以清楚地看到，直流電動機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能，可以在給定調速范圍內，實現(xiàn)無靜差平滑調速，這為直流電動機調速系統(tǒng)的硬件實驗提供了理論依據(jù)。</p&g

5、t;<p>　　關鍵詞：直流調速，雙閉環(huán)系統(tǒng)，MATLAB仿真</p><p>　　THE CHARACTERISTICS SIMULATION STUDY OF </p><p>　　THE DC MOTOR SPEED CONTROL SYSTEM</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p>&

6、lt;p>　　This paper describes the basic principle of DC motor and speed control principle，introduced the dual-loop speed control system components and the static and dynamic characteristics，and according to the basic eq

7、uation of DC motor speed control system construction established a mathematical model diagram shows the dynamic structure， designed by engineering design of DC Speed Regulation system. Finally，the simulation software MAT

8、LAB simulation model built on the speed control system was simulated.</p><p>　　By DC Motor Speed Regulation of the dynamic characteristics and simulation，we can see clearly, double-loop DC motor speed contro

9、l system has good dynamic performance，you can within a given speed，a smooth static error-free speed，which for the DC motor speed control system hardware to provide a theoretical basis for experimental.</p><p&g

10、t;　　Key Words:speed control of DC-drivers，double-closed-loop，matlab simulation</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p

11、><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 課題研究的目的和意義2</p><p>　　1.3 論文的主要內容3</p><p>　　第2章 直流電動

12、機調速系統(tǒng)4</p><p>　　2.1 直流電動機簡介4</p><p>　　2.1.1 直流電動機的工作原理4</p><p>　　2.1.2 直流電動機的運行特性5</p><p>　　2.1.3 直流電動機的調速6</p><p>　　2.2 轉速控制的要求和調速指標6</p><

13、;p>　　2.3 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)8</p><p>　　2.3.1 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成及其靜特性8</p><p>　　2.3.2 直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的數(shù)學模型和動態(tài)性能11</p><p>　　2.3.3 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的設計13</p><p>　　第3章 直流電動機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的仿真與研究19</p&g

14、t;<p>　　3.1 MATLAB簡介19</p><p>　　3.2 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的仿真20</p><p>　　3.3 仿真結果分析25</p><p>　　第4章 結 論27</p><p>　　參 考 文 獻28</p><p><b>　　致謝29</b>&

15、lt;/p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　直流調速是現(xiàn)代電力拖動自動控制系統(tǒng)中發(fā)展較早的技術。在20世紀60年代，隨著晶閘管的出現(xiàn)，現(xiàn)代電力電子和控制理論、計算機的結合促進了電力傳動控制技術研究與應用的繁榮。晶閘管-直流電動機調速系統(tǒng)為現(xiàn)代工業(yè)提供了高效、高

16、性能的動力。盡管目前交流調速的迅速發(fā)展，交流調速技術越趨成熟，以及交流電動機的經濟性和易維護性，使交流調速廣泛受到用戶的歡迎。但是直流電動機調速系統(tǒng)以其優(yōu)良的調速性能仍有廣闊的市場，并且建立在反饋控制理論基礎上的直流調速原理也是交流調速控制的基礎?，F(xiàn)在的直流和交流調速裝置都是數(shù)字化的，使用的芯片和軟件各有特點，但基本控制原理有其共性。</p><p>　　近年來隨著計算機技術的快速發(fā)展，利用計算機系統(tǒng)對控制系統(tǒng)進

17、行數(shù)學仿真已被人們采納。 但是長期以來，仿真領域的研究重點是仿真模型的建立這一環(huán)節(jié)上，即要在模型建立以后設計一種算法。以使模型能被計算機接受，然后再編譯成為計算機程序，并且能在計算機上運行。因此產生各種仿真算法與仿真軟件。</p><p>　　因為對模型建立與仿真實驗研究比較少，因此建立模型往往需要很長時間，而且仿真結果的分析也要依賴相關專家，而且對決策者也缺乏直接的指導，這就阻礙了數(shù)學仿真的推廣和應用。<

18、/p><p>　　MATLAB提供了系統(tǒng)仿真工具箱Simulink，是各種仿真軟件中最優(yōu)秀的一種。它能有效的解決以上仿真過程中的問題。對系統(tǒng)進行建模將變的非常簡單，而且仿真過程也是交互的，因此可以隨意的改變仿真系統(tǒng)的參數(shù)，而且可以立即得到修改參數(shù)后的結果。</p><p>　　Simulink能超越理想線性模型而研究更為實用的非線性的模型，如實際生活中的摩擦等各種自然現(xiàn)象；它能仿真和建模的對象

19、的類型十分廣泛。Simulink會使你的計算機成為一個實驗室，用它可對各種現(xiàn)實中存在的、不存在的、甚至是相反的系統(tǒng)進行建模與仿真[1]。</p><p>　　隨著生產技術發(fā)展，對電氣傳動在啟制動、正反轉及調速精度、調速范圍、靜態(tài)特性、動態(tài)響應等提出了更高的要求，這要使用大量調速系統(tǒng)。因為直流電機轉矩控制性能與調速性能好，從20世紀30年代起，就開始應用直流電機調速系統(tǒng)。由最早使用旋轉變流機組來控制發(fā)展成為磁放大器

20、來控制；再進一步，采用靜止晶閘管變流裝置與模擬控制器來控制直流調速；再后來，采用可控整流與大功率晶體管組成的PWM控制電路來實現(xiàn)數(shù)字化控制直流調速，從而讓系統(tǒng)快速性、可控性不斷提高。不斷提高的調速性能，讓直流調速系統(tǒng)的應用更加廣泛[2]。</p><p>　　課題研究的目的和意義</p><p>　　直流電動機具有良好的起制動性能，易于在廣泛范圍內平滑調速，在需要高性能可控電力拖動的領域中

21、得到了廣泛的應用。直流拖動控制系統(tǒng)在理論上和實踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的方面來看，它還是交流拖動控制系統(tǒng)的基礎，所以首先應該掌握好直流系統(tǒng)。從控制的物理量方面來看，電力拖動自動控制系統(tǒng)有張力控制系統(tǒng)，位置隨動系統(tǒng)，調速系統(tǒng)，多電動機同步控制系統(tǒng)多種類型，而這些系統(tǒng)大部分都通過控制轉速來實現(xiàn)的，因而調速系統(tǒng)是最基本的拖動控制系統(tǒng)。直流調速系統(tǒng)的勵磁和電樞不是耦合的，是分開的，從而能對電樞電流和勵磁電流進行精確控制；但是交流調速，

22、勵磁電流和電樞電流是耦合的，不能進行精確控制。因此在軋機、造紙等對力矩要求很高行業(yè)，直流調速還是具有廣泛性直流調速器具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強優(yōu)點。我們知道采用PI調節(jié)器與轉速負反饋的單閉環(huán)調速系統(tǒng)能在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)無靜差調速。由于主電路電感的作用，電流不能突跳，為了保證在條件允許下最快啟動，就要得到讓電流為最大值的恒流過程，電流負反饋可以獲得近似恒流過程。我們希望的理想狀態(tài)在啟動時只有電流負反饋，不讓它與轉速負反饋一起作用

23、到一個調節(jié)器的輸入端，當轉速穩(wěn)</p><p><b>　　論文的主要內容</b></p><p>　　本課題以直流電動機為對象，用工程設計方法設計直流電動機轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，基于直流電動機的基本方程給出動態(tài)結構圖，建立雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的數(shù)學模型，并應用MATLAB進行仿真，對仿真結果分析、研究，驗證控制方案的合理性。</p><p>&

24、lt;b>　　主要完成如下工作：</b></p><p>　　(1) 數(shù)學模型的建立</p><p>　　認真學習相關資料，根據(jù)直流電動機基本方程，建立雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的數(shù)學模型并給出動態(tài)結構框圖。</p><p>　　(2) 系統(tǒng)方案設計</p><p>　　通過國內外中英文資料介紹，了解直流電動機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的最佳工程設

25、計方法，并進行調速系統(tǒng)的設計。</p><p>　　(3) 仿真的進行和結果的分析與探究</p><p>　　深入學習和掌握MATLAB下的Simulink和Power System系統(tǒng)模型的搭建方法，進行模型搭建和仿真，對結果進行分析與探究。</p><p><b>　　直流電動機調速系統(tǒng)</b></p><p>&l

26、t;b>　　直流電動機簡介</b></p><p>　　直流電動機的工作原理</p><p>　　直流電動機的結果模型如圖2-1所示。位于磁場中的導體，有效受力線段為ab及cd兩線段。當導體線圈abcd在圖示位置時，根據(jù)圖中磁場方向和導體中的電流方向，按電磁力定律，用左手定則判斷，導體ab段所受的電磁力向左，cd段所受電磁力向右，它們的合力使線圈受到逆時針方向的轉矩。這種

27、由電磁力產生轉矩稱為電磁轉矩。在電磁轉矩作用下，整個導體線圈將逆時針轉動。當導體ab由N磁極下面轉到S磁極下、導體cd由S磁極下轉到N磁極下時，導體中的電流方向不變，但穿過導體的磁力線方向發(fā)生變化，導體受力方向改變，整個線圈導體所受到的電磁轉矩方向將由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向，直流電動機不能實現(xiàn)連續(xù)的旋轉運動。</p><p>　　圖2-1 直流電動機的結構模型</p><p>　　為實現(xiàn)

28、直流電動機的旋轉，需要保持導體所受電磁轉矩的方向不變，也就是要求有效受力導體段在不同極性的磁極下面通過的電流方向也不同。當導電體ab、cd在圖示位置時，電流的路徑是：直流電源正極—電刷A—ab段導體—cd段導體—電刷B—直流電源負極。有效受力導體ab、cd段所受電磁力方向按左手定則確定，此時電機的電磁轉矩方向為逆時針，導電體ab、cd在電磁轉矩的作用下逆時針方向旋轉。導電體ab由N極下面轉到S極下、導電體cd由S極下面轉到N極下時，由于

29、換向器和電刷的配合作用，導電體abcd中的電流改變了方向。這樣就使固定磁性的磁極下的導體中流過的電流方向固定，保證了有效導體段所受電磁力方向不變，因此整個電動機線圈的電磁轉矩方向不變，從而使直流電動機能夠持續(xù)向同一方向轉動，實現(xiàn)了用連續(xù)的旋轉運動帶動軸上生產機械的使用目標。</p><p>　　直流電動機的運行特性</p><p>　　直流電動機的運行特性主要有兩條:一條是工作特性，另一條

30、是機械特性，即轉速-轉矩特性。分析表明，運行性能因勵磁方式不同而有很大差異，下面主要對并勵電動機的運行特性加以研究。</p><p>　　工作特性是指電動機的端電壓U=UN，勵磁電流If=IfN時，電動機的轉速n、電磁轉矩Te和效率與輸出功率的關系，即n，，。由于實際運行中較易測得，且隨的增大而增大，故也可把工作特性表示為n，，。上述條件中，為額定勵磁電流，即輸出功率達到額定功率、轉速達到額定轉速時的勵磁電流。&

31、lt;/p><p>　　先看轉速特性。從電動勢公式和電壓方程可知</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　上式通常稱為電動機的轉速公式。此式表示，在端電壓U、勵磁電流均為常值的條件下，影響并勵電動機轉速的因素有兩個：一是電樞電阻壓降；二是電樞反應。當電動機的負載增加時，電樞電流增大，使電動機的轉速趨于下降；電樞反應有去磁

32、作用時，則使轉速趨于上升；這兩個因素的影響部分地互相抵消，使并勵電動機的轉速變化很小。實用上，為保證并勵電動機的穩(wěn)定運行，常使它具有稍微下降的轉速特性。</p><p>　　機械特性是指，勵磁回路電阻=常值時，電動機的轉速與電磁轉矩的關系。</p><p><b>　　直流電動機的調速</b></p><p>　　電動機是用以驅動生產機械的，根

33、據(jù)負載的需要，常常希望電動機的轉速能在一定甚至是寬廣的范圍內進行調節(jié)，且調節(jié)的方法要簡單、經濟。直流電動機在這些方面有其獨到的優(yōu)點。</p><p>　　直流電動機轉速和其他參量之間的穩(wěn)態(tài)關系可表示為</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　式中　—轉速（r/min）；</p><p><

34、;b>　　—電樞電壓（Ｖ）；</b></p><p><b>　　—電樞電流（Ａ）；</b></p><p>　　—電樞回路的總電阻（）；</p><p>　　—勵磁磁通（Ｗb）；</p><p><b>　　—電動勢常數(shù)。</b></p><p>　　在上

35、式中，是常數(shù)，電流是由負載決定的，因此調節(jié)電動機的轉速可以有三種方法：① 調節(jié)電樞電壓；② 減弱勵磁磁通；③ 調節(jié)電樞回路電阻。</p><p>　　對于要求無級平滑調速的系統(tǒng)，以調節(jié)電樞電壓的方式為最好。改變電阻只能實現(xiàn)有級調速；減弱磁通雖可以實現(xiàn)平滑調速，但調速范圍不大，只是配合調壓方案，在基速（額定轉速）以上作小范圍的弱磁升速[3]。</p><p>　　轉速控制的要求和調速指標&l

36、t;/p><p>　　任何一臺需要控制轉速的設備，其生產工藝對調速性能都有以下三個方面的要求：</p><p>　　(1) 調速。在一定的最低轉速與最高轉速范圍內，分檔地（有級）或平滑地（無級）調節(jié)轉速。</p><p>　　(2) 穩(wěn)速。以一定的精度在所需轉速上穩(wěn)定運行，在擾動下不允許有太大的轉速波動，以確保電機的質量。</p><p>　　(

37、3) 加速與減速。若設備要頻繁起、制動，那么要求加速與減速盡量迅速，這樣可以提高生產率；對于不能經受快速速度變化的機械設備則要求起動與制動盡可能平穩(wěn)[4]。</p><p>　　針對調速和穩(wěn)速的要求我們定義了兩個調速指標，叫做“靜差率”和“調速范圍”。這兩個調速指標合稱為調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的性能指標。</p><p><b>　?、? 調速范圍</b></p>

38、<p>　　生產機械的最高轉速與最低轉速的比例叫做調速范圍，用字母D表示，即</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　其中，和通常都是指電動機在額定負載時的最高與最低轉速。</p><p><b>　?、? 靜差率</b></p><p>　　當系統(tǒng)在特定的轉

39、速下運轉時，由理想空載負載增加到額定負載時所產生的轉速降，與理想空載轉速之比，稱作靜差率s，即</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p><b>　　或</b></p><p>　　(2-5) </p><p>　　由此可見，靜差率與調速范圍這兩項指標是相互聯(lián)

40、系的。在調速設計中，如果額定轉速降相同，那么轉速越低，電機的靜差率越大。所以，系統(tǒng)的靜差率應以最低速是能滿足的數(shù)值為標準[5]。</p><p>　　(3) 直流變壓調速系統(tǒng)中額定速降、靜差率和調速范圍的相互關系</p><p>　　一般用電動機的額定轉速當最高轉速，如果額定負載時的轉速降為，則按照上面分析的結果，那么系統(tǒng)的靜差率就是轉速最低時的靜差率，即</p><p

41、><b>　　(2-6)</b></p><p><b>　　于是，最低轉速為</b></p><p><b>　　(2-7)</b></p><p><b>　　而調速范圍為</b></p><p><b>　　(2-8)</b&g

42、t;</p><p><b>　　將上面的式代入，得</b></p><p><b>　　(2-9)</b></p><p>　　式（2-9）表示變壓調速系統(tǒng)的額定速降、靜差率和調速范圍的相互關系。對于一個特定的調速系統(tǒng)，值一定，由式（2-9）可見，若對靜差率的要求越嚴，即要求值越小時，系統(tǒng)能夠允許的調速范圍也越小。<

43、;/p><p><b>　　雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)</b></p><p>　　雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成及其靜特性</p><p>　　采用PI調節(jié)的單個直流轉速閉環(huán)調速系統(tǒng)能實現(xiàn)轉速無靜差，而且能保證系統(tǒng)穩(wěn)定。然而，若系統(tǒng)動態(tài)性能的要求較高，單閉環(huán)系統(tǒng)的性能不能達標。因為單閉環(huán)調速系統(tǒng)不能夠隨意地控制轉矩與電流的動態(tài)過程。</p>&l

44、t;p>　　在直流單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，專門控制電流的部分是電流截止負反饋環(huán)節(jié)，但只能在電流大于臨界電流值以后，需要用劇烈的負反饋來限制沖擊電流，所以電流的動態(tài)波形不能得到理想地控制。含有電流截止負反饋的直流單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，起動電流突破以后，受電流負反饋的作用，電流只能再升高一點，經過某一最大值后，就降低下來，電機的電磁轉矩也隨之減小，因而加速過程必然拖長。</p><p>　　對于經常正、反轉運行的調速系統(tǒng)

45、，例如龍門刨床、可逆軋鋼機等，盡量縮短起、制動過程的時間是提高生產率的重要因素。為此，在電機最大允許電流和轉矩受限制的條件下，應該充分使用電機的過負載能力，理想情況是在過渡過程中始終使電流（轉矩）保持為允許的最大值，使電力拖動調速系統(tǒng)能用最大的加速度起動，達到穩(wěn)態(tài)轉速時，立即讓電流降下來，讓轉矩立即與負載平衡，使系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)。</p><p>　　實際上，由于主電路中存在電感的作用，電流不可能跳變。為了能在允

46、許條件下的實現(xiàn)最快起動，就是在過渡過程中始終使電流（轉矩）保持為允許的最大值。問題是，應該在起動的時候只需要電流負反饋，而不需要轉速負反饋，當轉速達到穩(wěn)定狀態(tài)時，又只需要轉速負反饋，不再需要電流負反饋的作用。要想既存在轉速負反饋和電流負反饋，又使它們只能分別在不同的時間段里起作用，僅用一個調節(jié)器顯然是不可能的，可以考慮同時采用電流調節(jié)器和轉速調節(jié)器。</p><p>　　(1) 轉速環(huán)、電流環(huán)雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的

47、系統(tǒng)組成</p><p>　　為了實現(xiàn)轉速負反饋與負反饋能單獨起作用，系統(tǒng)需要設置兩個單獨的調節(jié)器，即電流調節(jié)器與轉速調節(jié)器。這兩個調節(jié)器進行嵌套（或稱串級）聯(lián)接，如圖2-2所示。電流負反饋調節(jié)器的輸入采用轉速負反饋調節(jié)器的輸出，然后電力電子變換器UPE用電流負反饋調節(jié)器的輸出來控制。</p><p>　　為了得到較好的靜、動態(tài)性能，電流與轉速調節(jié)器大部分都選用PI調節(jié)器，這樣構成的雙閉環(huán)

48、直流調速系統(tǒng)的電路原理圖就如圖2-3所示。圖中顯示的調節(jié)器輸入與輸出電壓的實際極性是按照電力電子變換器的實際情況標出的，并且考慮了運算放大器的倒相作用。圖中還表示了轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的輸出都加入了限幅作用，轉速調節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定了電流給定電壓的最大值，電流調節(jié)器ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓[6]。</p><p>　　圖2-2 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)</p&g

49、t;<p>　　圖2-3 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　(2) 穩(wěn)態(tài)結構框圖和靜特性</p><p>　　為了分析雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性，必須先畫出穩(wěn)態(tài)結構框圖，如圖2-4所示。它可以很方便地根據(jù)原理圖畫出來，只要注意用帶限幅的輸出特性表示PI調節(jié)器就可以了。分析靜特性的關鍵是掌握這樣的PI調節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般存在兩種狀況：不飽和——輸出還未達到限幅

50、值，飽和——輸出已達到限幅值。當調節(jié)器還未飽和時，PI調節(jié)器的作用是在穩(wěn)態(tài)時使輸入偏差電壓總為零；當調節(jié)器已經飽和時，輸出值就為恒值，系統(tǒng)的輸入量的變化不能再影響輸出結果，除非有反向的輸入信號讓反饋調節(jié)器退出飽和；換句話說，飽和的反饋調節(jié)器就暫時隔斷了輸出與輸入之間的聯(lián)系，相當于使該調節(jié)環(huán)開環(huán)。</p><p>　　圖2-4 直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構框圖</p><p>　　實際上，在

51、運行正常時，電流反饋調節(jié)器并不能達到飽和狀態(tài)的。所以，對于直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)靜特性來說，只有轉速反饋調節(jié)器不飽和與飽和兩種情況。</p><p>　　① 轉速反饋調節(jié)器不飽和時，這兩個調節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們輸入的偏差電壓全都是零，因此</p><p><b>　　由第一個關系式可得</b></p><p><b>　　(2-10

52、)</b></p><p>　　此時，由于ASR不飽和，＜，從上述第二個關系式可知＜。</p><p>　?、?當轉速反饋調節(jié)器飽和時，ASR輸出達到限幅值，外環(huán)轉速環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，電動機轉速的變化不再對系統(tǒng)產生影響,直流雙閉環(huán)系統(tǒng)就變成一個直流單閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時</p><p><b>　　(2-11)</b></p>

53、;<p>　　其中，最大電流是由自己選定的。</p><p>　　直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的數(shù)學模型和動態(tài)性能</p><p>　　(1) 直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型</p><p>　　直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖如圖2-5所示。圖中和分別表示轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的傳遞函數(shù)。</p><p>　　圖2-5 雙閉環(huán)直流調速

54、系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖</p><p>　　(2) 動態(tài)抗擾性能分析</p><p>　　一般來說，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)比開環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能要好。對于雙閉環(huán)調速系統(tǒng)調速系統(tǒng)，抗擾性能是最重要的動態(tài)性。</p><p><b>　?、?抗負載擾動</b></p><p>　　由圖2-5可以看出，由于負載擾動作用在電流環(huán)之后，所以只能

55、用轉速調節(jié)器ASR來消除負載的擾動。在設計ASR時，應要注有較好的抗擾性能指標。</p><p><b>　　② 抗電網電壓擾動</b></p><p>　　電網電壓的擾動也會對調速系統(tǒng)產生干擾作用。和都作用在被轉速負反饋環(huán)包圍的前向通道上，僅就靜特性而言，系統(tǒng)對它們的抗擾效果是一樣的。但從動態(tài)性能上看，由于擾動作用點不同，存在著能否及時調節(jié)的差別。負載擾動能夠比較快

56、地反映到被調量n上，從而得到調節(jié)，而電網電壓作用的擾動點離被調量稍遠，產生的調節(jié)作用受到延滯，所以單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)抑制電壓擾動的作用要不是很好[7]。</p><p>　　在直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，由于增加了電流內環(huán)調節(jié)器，電壓的波動能通過電流反饋產生及時的調整，在它影響到轉速以前就能反饋回來，抗干擾性能有較大的改善。所以在直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，因為電網電壓波動而引起的轉速動態(tài)變化相比于開環(huán)系統(tǒng)和單閉環(huán)系統(tǒng)要小得

57、多。</p><p>　　(3) 轉速和電流兩個調節(jié)器的作用</p><p>　　綜上所述，電流反饋調節(jié)器與轉速反饋調節(jié)器在直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中的作用可分別歸納如下。</p><p>　?、?電流反饋調節(jié)器的作用：</p><p>　　a 作為內環(huán)的電流反饋調節(jié)器，在轉速外環(huán)的調節(jié)過程中，它的功能是讓電流緊緊跟隨它的給定電壓（即外環(huán)轉速反饋調

58、節(jié)器的輸出量）變化。</p><p>　　b 能及時對電網電壓的擾動起抗擾的作用。</p><p>　　c 在轉速動態(tài)變化過程中，能保證電動機獲得允許的最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復正常。這對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。</p><p>　?、?轉速反饋調節(jié)器的作用：</p><p>　　a 轉速反饋調節(jié)器是

59、直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的主導調節(jié)器，它使轉速n能快速地跟隨著給定的電壓變化，當達到穩(wěn)態(tài)時能減小轉速的偏差。</p><p>　　b 能及時對負載變化的擾動起抗擾的作用。</p><p>　　c 電動機所允許的最大電流由轉速反饋調節(jié)器的輸出限幅值決定[8]。</p><p>　　雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的設計</p><p>　　雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的實際動態(tài)結構

60、框圖如圖2-6所示，其中的濾波環(huán)節(jié)，包括電流濾波、轉速濾波和兩個給定信號的濾波環(huán)節(jié)。由于電流信號中常含有能被檢測到的交流分量，為了把它和調節(jié)器的輸入隔離，需要加入低通濾波電路。低通濾波電路的傳遞函數(shù)一般用一階慣性環(huán)節(jié)表示，它濾波的時間常數(shù)按自己的需要選定，以能夠把電流檢測信號濾平為準。但是，在減小交流分量的時候，濾波環(huán)節(jié)同時也延遲了反饋信號的作用，為了消去濾波環(huán)節(jié)的延遲作用，就要在給定的信號通道中添加一個相同的時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)，稱

61、為給定濾波環(huán)節(jié)。讓反饋信號和給定信號經過相同的延時時間常數(shù)，讓反饋信號和給定信號在時間上得到正確的配合。</p><p>　　圖2-6 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖</p><p>　　由測速電機獲得的轉速反饋電壓中含有換向紋波，因此轉速反饋中也需要濾波，濾波時間常數(shù)用表示。由同樣的道理，在轉速給定通道上也加入時間常數(shù)為的給定濾波環(huán)節(jié)。</p><p><b&

62、gt;　　電流調節(jié)器的設計</b></p><p>　　(1) 電流環(huán)結構框圖的化簡</p><p>　　在圖2-6點畫線框內的電流環(huán)中，電流反饋與反電動勢的作用相互交叉，這將給設計工作帶來麻煩。實際上，反電動勢與轉速正比。通常情況下，系統(tǒng)的機電時間常數(shù)遠大于電磁時間常數(shù)，所以，電流的變化往往比轉速的變化快得多。這樣就可以暫時先不用考慮反電動勢變化所產生的動態(tài)影響，也就是說，可

63、以暫且先忽略掉反電動勢的作用。忽略電流環(huán)中反電動勢作用的近似條件是</p><p><b>　　(2-12)</b></p><p>　　式中，—電流反饋環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。</p><p>　　若等效地把反饋濾波與給定濾波這兩個環(huán)節(jié)都移到環(huán)內，且一起把給定的信號改為，則電流反饋環(huán)便可以近似等效成為單位負反饋系統(tǒng)[9]。</p>

64、;<p>　　最后，由于和一般都比小得多，可以把它作為一個小慣性群從而可以近似地認為是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常為</p><p><b>　　(2-13)</b></p><p>　　那么電流反饋環(huán)結構能化簡的近似條件是</p><p><b>　　(2-14)</b></p><p>

65、　　(2) 電流反饋調節(jié)器結構的選擇</p><p>　　首先考慮應把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。從系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能要求上看，若只是要求電流能實現(xiàn)無靜差，以便能得到比較理想的堵轉特性，采用I型系統(tǒng)就能滿足要求了。再從動態(tài)性能要求上看，實際的系統(tǒng)并不能在電樞電流在突加擾動作用時出現(xiàn)太大的超調，從而保證電流能在動態(tài)變化過程中不會超過允許值，而在這時候對電網電壓的波動的及時抗擾作用就只是次要的因素。電流反饋環(huán)的控制對象是雙

66、慣性環(huán)節(jié)型的，要想把它校正成典型的I型系統(tǒng)，明顯應該選用PI型的電流反饋調節(jié)器，它的傳遞函數(shù)就可以寫成</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　式中 —電流反饋調節(jié)器的比例系數(shù)；</p><p>　　—電流反饋調節(jié)器的超前時間常數(shù)。</p><p>　　為了讓控制對象的總時間常數(shù)極點能與調

67、節(jié)器零點對消，選擇</p><p><b>　　（2-16）</b></p><p>　　則電流反饋環(huán)的動態(tài)過程結構框圖便成為圖2—14所示的典型的形式，其中</p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　(3) 電流反饋調節(jié)器的參數(shù)計算</p><p&g

68、t;　　電流反饋調節(jié)器的參數(shù)是和，其中已選定，待定的只有比例系數(shù)，可根據(jù)所需要的動態(tài)性能指標選取。在一般情況下，希望電流超調量=5%，可選=0.707，=0.5，則</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p><b>　　得到</b></p><p><b>　?。?-19）</b&g

69、t;</p><p>　　(4) 電流調節(jié)器的實現(xiàn)</p><p>　　含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調節(jié)器原理圖如圖2-7所示。圖中為電流給定電壓，為電流負反饋電壓，調節(jié)器的輸出就是電力電子變換器的控制電壓。</p><p>　　圖2-7 含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調節(jié)器</p><p>　　根據(jù)運算放大器的電路原理，可以容易

70、地導出</p><p><b>　?。?-20）</b></p><p><b>　?。?-21）</b></p><p><b>　?。?-22）</b></p><p><b>　　轉速調節(jié)器的設計</b></p><p>　　

71、(1) 電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)</p><p>　　電流反饋環(huán)經簡化后可認為是轉速反饋環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，為此，我們需求算出電流反饋環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。</p><p><b>　　（2-23）</b></p><p>　　忽略高次項，可近似降階為</p><p><b>　　（2-24）</b><

72、;/p><p><b>　　近似條件式為</b></p><p><b>　?。?-25）</b></p><p>　　式中，—轉速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。</p><p>　　接入轉速反饋環(huán)內，電流反饋環(huán)的等效環(huán)節(jié)的輸入量應為，所以電流反饋環(huán)在轉速反饋環(huán)中應等效為</p><p&

73、gt;<b>　?。?-26）</b></p><p>　　這樣，原來是雙慣性環(huán)節(jié)的電流反饋環(huán)控制控制對象，經閉環(huán)反饋控制后，能近似地認為只有較小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。這就表明，電流的閉環(huán)控制改善了控制對象的性能，使電流的跟隨變化作用加快了，這也是內環(huán)(局部閉環(huán))控制的一個十分重要的功能。</p><p>　　(2) 轉速反饋調節(jié)器結構類型的選擇</p>

74、<p>　　和電流環(huán)中一樣，把轉速給定濾波的反饋濾波的環(huán)節(jié)轉移到環(huán)內，而且將給定的信號改成，然后把時間常數(shù)為和的兩個小慣性環(huán)節(jié)結合起來，可以近似認為是一個大時間常數(shù)為的大慣性環(huán)節(jié)，其中</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　　現(xiàn)在在擾動作用點的后面已經有了一個積分環(huán)節(jié)，所以轉速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)應該一共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)

75、應該把系統(tǒng)設計成典型的II型系統(tǒng)，這樣的II型系統(tǒng)也同時滿足了動態(tài)抗擾性能好的調節(jié)要求[10]。由此可見，ASR也應該選用PI調節(jié)器，它的傳遞函數(shù)為</p><p><b>　?。?-28）</b></p><p>　　式中 —轉速反饋調節(jié)器的比例系數(shù)；</p><p>　　—轉速反饋調節(jié)器的超前時間常數(shù)。</p><p&

76、gt;　　這樣，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為</p><p><b>　?。?-29）</b></p><p>　　令轉速環(huán)的開環(huán)增益為</p><p><b>　　（2-30）</b></p><p>　　則 </p><

77、p>　　上述結果所需服從的近似條件歸納如下：</p><p><b>　　（2-31）</b></p><p><b>　?。?-32）</b></p><p>　　(3) 轉速反饋調節(jié)器的參數(shù)計算</p><p>　　轉速反饋調節(jié)器的參數(shù)包括和。按照典型II型系統(tǒng)的參數(shù)關系，有</p&

78、gt;<p><b>　?。?-33）</b></p><p><b>　?。?-34）</b></p><p>　　因此 （2-35）</p><p>　　(4) 轉速調節(jié)器的實現(xiàn)</p><p>　　含給定濾波和反饋濾波的PI型轉速調節(jié)器原

79、理圖如圖2—8所示，圖中為轉速給定電壓，為轉速負反饋電壓，調節(jié)器的輸出是電流調節(jié)器的給定電壓。</p><p>　　圖2-8 含給定濾波與反饋濾波的PI型轉速調節(jié)器</p><p>　　與電流調節(jié)器相似，轉速調節(jié)器參數(shù)與電阻、電容值的關系為</p><p><b>　　（2-36）</b></p><p><b&g

80、t;　　（2-37）</b></p><p><b>　?。?-38）</b></p><p>　　直流電動機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的仿真與研究</p><p><b>　　MATLAB簡介</b></p><p>　　(1) MATLAB語言</p><p>　　MAT

81、LAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的許多科學領域提供了一種全方位的解決方案，代表了當今國際上科學計算軟件的最先進水平[11]。</p><p>　　MATLAB的基本數(shù)據(jù)運算單位是矩陣，它的

82、指令表達式與工程與數(shù)學中常用的運算形式十分相似，所以用MATLAB來解決運算問題會比用FORTRAN，C等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接調用,用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到MATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經典的程序，用戶可以直接

83、進行下載就可以用。</p><p>　　(2) SIMULINK仿真工具</p><p>　　Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它為我們提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該應用環(huán)境中，不用大量書寫程序代碼，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統(tǒng)[12]。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以

84、上優(yōu)點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數(shù)字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink。</p><p>　　Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散

85、采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結果。</p><p>　　雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的仿真</p><p>　　為了使雙閉調速環(huán)系統(tǒng)的

86、研究更有意義，為此先做一個開環(huán)調速系統(tǒng)的MATLAB仿真，不但可以用于比較，也對下面雙閉環(huán)模型的順利完成起到幫助作用。</p><p>　　從Power System和Simulink模塊庫中找出對應的模塊，按系統(tǒng)的結構進行連接得到開環(huán)調速系統(tǒng)的MATLAB仿真圖，如圖3—1所示。</p><p>　　圖3-1 開環(huán)調速系統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　系統(tǒng)的建模

87、包括主電路部分的建模和控制電路部分的建模兩部分。直流開環(huán)調速系統(tǒng)的主電路部分由直流電動機、晶閘管整流橋、三相對稱交流電壓源、平波電抗器等部分組成。但是，因為同步脈沖觸發(fā)器和晶閘管整流橋是兩個不可分割的環(huán)節(jié)，所以作為一個整體來討論，所以要將觸發(fā)器轉移到主電路進行系統(tǒng)建模。接下來對模塊參數(shù)的設置和仿真參數(shù)的設置作個簡單介紹。</p><p>　　(1) 三相對稱交流電壓源的參數(shù)設置</p><p&

88、gt;　　A相交流電源參數(shù)設置：幅值取135V、初相角設置成、頻率為50Hz、其它為默認值。B、C相交流電源參數(shù)設置方法與A相相同，除了將初相位設置成互差外，其他參數(shù)與A相相同。由此可得到三相對稱交流電源。</p><p>　　(2) 晶閘管整流橋的參數(shù)設置</p><p>　　雙擊模塊圖標打開SCR整流橋參數(shù)設置對話框，橋臂數(shù)取3，電力電子元件選擇晶閘管。</p><

89、p>　　(3) 平波電抗器的參數(shù)設置</p><p>　　打開平波電抗器的參數(shù)設置對話框，參數(shù)設置為電感值7e-03H，電阻值為0，電容值為inf，其它參數(shù)為默認值。</p><p>　　(4) 直流電動機的參數(shù)設置</p><p>　　雙擊直流電機圖標，打開直流電機的參數(shù)設置對話框，按計算結果設定電樞電流、勵磁電流、電磁轉矩等相關參數(shù)。</p>

90、<p>　　圖3-2 直流電動機的參數(shù)設置</p><p>　　(5) 同步6脈沖觸發(fā)器的參數(shù)設置</p><p>　　雙擊模塊打開參數(shù)設置對話框，將頻率設為50，步長設為90。</p><p>　　(6) 轉速給定模塊的參數(shù)設置</p><p>　　雙擊打開模塊，將給定電壓設為8V。</p><p>　　

91、(7) 仿真參數(shù)的設置</p><p>　　按快捷鍵“Ctrl+E”打開仿真參數(shù)設置對話框，將Start time設為0，Stop time設為2，仿真算法選變步長解法中的“ode23tb”。</p><p>　　圖3-3 仿真的參數(shù)設置</p><p>　　參數(shù)設置完后，我們分別在不同負載下研究仿真波形。</p><p>　　在空載（0N.

92、m）、任意負載（50N.m）、額定負載（150N.m）下運行仿真系統(tǒng)，分別作出轉速和電樞電流的仿真波形。波形如圖。</p><p>　　圖3-4 空載下開環(huán)調速系統(tǒng)轉速和電流波形</p><p>　　圖3-5 任意負載（50N.m）下開環(huán)調速系統(tǒng)轉速和電流波形</p><p>　　圖3-6 額定負載（150N.m）下開環(huán)調速系統(tǒng)轉速和電流波形</p>

93、<p>　　雖然開環(huán)調速系統(tǒng)能實現(xiàn)一定范圍內的無級調速，但在工業(yè)生產部門，常對靜差率和調速范圍都有一定的要求。要求靜差率不能太大，而且對調速范圍也有嚴格的限制，這時開環(huán)調速往往不能滿足要求，進行雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的研究就顯得很重要。</p><p>　　雙閉環(huán)調調速系統(tǒng)的仿真模型只是在開環(huán)的基礎上增加了轉速和電流調節(jié)模塊及限幅模塊，其仿真模型如圖3-7所示。</p><p><

94、b>　　設計實例:</b></p><p>　　直流電動機：220V，55A，1250r/min，=0.167V*min/r，允許過載倍數(shù)=1.5；晶閘管裝置放大系數(shù)=44；電樞回路總電阻R=0.21；時間常數(shù)=0.017s，=0.075s；電流反饋調節(jié)系數(shù)=0.121V/A（10V/1.5 IN）。轉速反饋調節(jié)系數(shù)=0.005V*min/r，2ms。轉速濾波時間常數(shù)=0.01s。電流反饋調節(jié)器

95、ACR參數(shù)的計算如下：</p><p>　　根據(jù)要求電流超調量5%要求，電流環(huán)按典型的I型系統(tǒng)設計。三相橋式電路的平均失控時間=0.0017s，電流環(huán)小時間常數(shù)為=0.0037s；電流調節(jié)器超時間常數(shù)：，電流環(huán)開環(huán)增益；取，因此，于是ACR的反饋比例系數(shù)：</p><p><b>　　=1.013</b></p><p>　　轉速反饋調節(jié)器AS

96、R參數(shù)設計計算如下：</p><p>　　為了加快轉速的調節(jié)，轉速反饋環(huán)按典型的II型系統(tǒng)設計，選擇中頻段的寬度為h=5[13]。轉速反饋環(huán)的小時間常數(shù)，那么ASR調節(jié)器的超前時間常數(shù)為=0.087，轉速環(huán)的開環(huán)增益，于是可得ASR的比例系數(shù):</p><p><b>　　。</b></p><p>　　參數(shù)的設置也基本一樣，只要將轉速和電流調

97、節(jié)器模塊中的比例系數(shù)等相關數(shù)據(jù)按設計實例中的計算結果代入即可。</p><p>　　雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型搭建完畢，我們分別在不同負載下研究仿真波形。</p><p>　　圖3-7 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　在空載（0N.m）、任意負載（50N.m）、額定負載（150N.m）下運行仿真系統(tǒng)，分別作出轉速和電樞電流的仿真波形。波形如圖。</p&g

98、t;<p>　　圖3-8 空載下雙閉環(huán)環(huán)調速系統(tǒng)轉速和電流波形</p><p>　　圖3-9 任意負載（50N.m）下雙閉環(huán)環(huán)調速系統(tǒng)轉速和電流波形</p><p>　　圖3-10 額定負載（150N.m）下雙閉環(huán)環(huán)調速系統(tǒng)轉速和電流波形</p><p><b>　　仿真結果分析</b></p><p>　

99、　由圖3-4、5、6、8、9、10可見，不論是開環(huán)調速還是雙閉環(huán)調速，轉速和電樞電流都是經過了上升、下降、保持恒定這一過程。不同的是，負載從空載到額定負載變化的過程中，隨著負載的增大，轉速的穩(wěn)態(tài)值越來越小，而電樞電流的穩(wěn)態(tài)值越來越大，至額定負載時，轉速和電樞電流分別達到額定值。</p><p>　　由圖3-4至3-10可見，在同一負載時，起動過程中，雙閉環(huán)調速下的轉速與開環(huán)調速下的轉速相比有如下特點：(1) 轉速

100、上升比較平穩(wěn)；(2) 轉速超調量較小；(3) 動態(tài)速降小，穩(wěn)態(tài)精度高。電樞電流相比有如下特點：(1) 電樞電流最大值不會超過額定值太多；(2) 電樞電流的調整時間要長一點。</p><p>　　從以上分析可知，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)能在一定范圍內平滑調速，在靜差率一定的情況下，具有更寬的調速范圍；也正是由于其轉速超調量小，穩(wěn)態(tài)精度高，說明其動態(tài)性能較好，滿足生產部門機械裝置調速的要求。</p><p&

101、gt;<b>　　結 論</b></p><p>　　本次研究的課題—直流電機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)特性研究與仿真，是基于工程設計的方法，即用工程設計方法設計直流電動機轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。根據(jù)直流電機的基本方程建立調速系統(tǒng)的數(shù)學模型，給出動態(tài)結構框圖，并用MATLAB搭建設仿真模型，進行相關參數(shù)的調試與仿真，對仿真結果進行分析、研究，驗證控制方案的合理性。</p><

102、p>　　此次研究雖最終得到了滿意的結果，但在進行系統(tǒng)仿真時也遇到了不少問題，主要原因在于系統(tǒng)建模與參數(shù)調試時沒有技巧?，F(xiàn)在我把本次仿真中獲得的一些技巧作個簡單的總結：</p><p>　　(1) 系統(tǒng)建模時，要分為主電路和控制電路分別進行。</p><p>　　(2) 在參數(shù)設置時，晶閘管整流橋和6脈沖觸發(fā)器按仿真需要選擇合適的參數(shù)，平波電抗器和直流電動機中應代入實際計算值，沒有相關

103、要求的參數(shù)取默認值即可。</p><p>　　(3) 仿真時間的選擇按實際情況而定，以出現(xiàn)完整的波形為前提。</p><p>　　(4) 調節(jié)器和反饋參數(shù)按計算結果代入。</p><p>　　(5) 若雙閉環(huán)仿真中出現(xiàn)問題，可以在開環(huán)的基礎上，一步一步增加反饋環(huán)節(jié)，調節(jié)環(huán)節(jié)和限幅環(huán)節(jié)，不斷調試，最終完成雙閉環(huán)的仿真。</p><p>　　(6

104、) 參數(shù)調試時，我們還應耐心觀察，認真分析，及時比較，不斷優(yōu)化系統(tǒng)。</p><p>　　此次研究結果表明，直流電動機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)可以在給定調速范圍內實現(xiàn)無靜差平滑調速。由于其超調量較小，系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性、較高的穩(wěn)態(tài)精度以及優(yōu)良的動態(tài)性能，這不僅為直流調速實驗提供了理論依據(jù)，也為其它調速系統(tǒng)的研究打牢了理論基礎。但是其快速性要稍微差一點，這有待于以后繼續(xù)研究。</p><p><

105、;b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 梁莉敏.雙旋翼控制系統(tǒng)的研究與設計[D].華中科技大學.2004年.</p><p>　　[2] 孫磊.基于ASP.NET的網絡運動控制系統(tǒng)[D].浙江大學.2005年.</p><p>　　[3] 朱鵬.新型汽車發(fā)動機冷卻風扇智能控制系統(tǒng)的設計[D].上海大學.2008 年.&l

106、t;/p><p>　　[4] 張金男.基于PLC控制技術的大功率直流電機調速系統(tǒng)的研究與設計[D]. 大連海事大學.2007年.</p><p>　　[5] 韋韞.精準噴霧電機控制系統(tǒng)的設計與研究[D].安徽農業(yè)大學.2006年．</p><p>　　[6] 齊亞東.基于DSP移動小車控制器設計[D].江南大學.2009年.</p><p>

107、　　[7] 王鑫.轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)設計[J].科技信息.2010年.</p><p>　　[8] 宋鵬.燃料電池車離散模型參考自適應驅動系統(tǒng)研究[D].大連理工大 學.2006年.</p><p>　　[9] 潘艷艷.直流電機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)模型仿真[J].重慶工學院學報（自然科學版）.2009年.</p><p>　　[10] 杜永紅.無

108、刷直流空心杯電機無位置傳感器控制系統(tǒng)研究[D].上海大 學.2008年. </p><p>　　[11]陳勝飛.芽種播種機構振動分析及參數(shù)優(yōu)化[D].廣西大學.2011年.</p><p>　　[12]張建平.自適應控制變頻數(shù)字泵的研究[D].煙臺大學.</p><p>　　[13]陳中.基于Matlab雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的仿真[J].鹽城工學院學報（自

109、 然科學版）.2009年.</p><p>　　[14]Stephen J. Chapman,Electric Machinery Fundamentals[M]. USA： McGRAW-HILL Companies,2000.</p><p>　　[15]A.E. Fitzgerald, Charles Kingsley. Electric Machinery[M].Si

110、xth Edition.</p><p>　　USA：McGRAW-HILL Companies,2003.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經過半年的工作與忙碌，這次的畢業(yè)設計已經基本完成，作為一個本科生的畢業(yè)設計，因為經驗的匱乏，所以有許多考慮不周全的問題，要是沒有指導老師 老師的督促與指導，以及一起工作

111、的同學們的支持，要想按時完成這個畢業(yè)設計是十分困難的。</p><p>　　本論文是在導師 老師的精心指導下完成的，從選擇論文題目、開題到論文的最后完成都傾注了導師的大量的心血。每次走進教研室都會讓我感受到一種親切熱情的氛圍。無論是學習、工作生活上的問題，恩師都會詳細地給以指導與解答，讓我少走了許多彎路。所以，我要向我的指導老師 老師致以最真誠的謝意，感謝導師在這段時間里對我的生活上的關心和鼓勵與學習

112、上的教導。</p><p>　　最后，我要深深感謝我的家人，尤其是含辛茹苦撫養(yǎng)我長大并給予了我良好教育的父母對我的支持與關心，感謝他們對我多年求學的理解和支持。我的點滴進步都伴隨著他們的鼓勵和竭力支持，這些都將永遠銘記在心。</p><p><b>　　作品使用說明書</b></p><p>　　本作品在Windows平臺Matlab軟件下進行

113、仿真。</p><p>　　雙擊Matlab圖標，進入Matlab軟件。</p><p>　　在Matlab指令窗口下輸入指令’simulink’，進入simulink界面。</p><p>　　點擊打開按鈕，選擇shuangbihuan.mdl,打開本作品。</p><p>　　對各參數(shù)進行設置，點擊仿真，雙擊示波器，便可以觀察各參數(shù)波形。