毕业设计（论文）直流调速系统的仿真研究

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1、1概述1.1目前发展状况对于那些在实际调试过程中存在很大风险或实验费用昂贵的系统，一般不允许对设计好的系统直接进行实验。然而没有经过实验研究是不能将设计好的系统直接放到生产实际中去的。因此就必须对其进行模拟实验研究。当然有些情况下可以构造一套物理装置进行实验，但这种方法十分费时而且费用又高，而且在有的情况下物理模拟几乎是不可能的。近年来随着计算机的迅速发展，采用计算机对控制系统进行数学仿真的方法已被人们采纳。【1】【2】长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法，以使系统模型等为计算机所接受，然后再编制成计算机程序，并在计

2、算机上运行。因此产生了各种仿真算法和仿真软件。MATLAB提供动态系统仿真工具Simulink，则是众多仿真软件中最强大、最优秀、最容易使用的一种。它有效的解决了以上仿真技术中的问题。在Simulink中，对系统进行建模将变的非常简单，而且仿真过程是交互的，因此可以很随意的改变仿真参数，并且立即可以得到修改后的结果。另外，使用MATLBA中的各种分析工具，还可以对仿真结果进行分析和可视化。【3】【4】Simulink可以超越理想的线性模型去探索更为现实的非线性问题的模型，如现实世界中的摩擦、空气阻力、齿轮啮合等自然现象；它可以仿真到宏观的星体，至微观的分子原子，它可以建

3、模和仿真的对象的类型广泛，可以是机械的、电子的等现实存在的实体，也可以是理想的系统，可仿真动态系统的复杂性可大可小，可以是连续的、离散的或混合型的。Simulink会使你的计算机成为一个实验室，用它可对各种现实中存在的、不存在的、甚至是相反的系统进行建模与仿真。直流电机具有良好的起制动性能，易于在较广范围内平滑调速，在许多高性能可控电力拖动系统中得到广泛应用，如轧钢机、龙门刨床、高层电梯、高精度机床等。直流调速系统在理论上与实践上都比较成熟，从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流调速的基础，但是双闭环调速，双闭环可逆直流调速系统结构复杂，在研究和设计的过程中，许多参数的选

4、择需要反复调试，运用计算机仿真技术对系统进行仿真，将会为研究和设计工作提供有力的支持，在计算机仿真系统时，可以方便地对参数进行设置，得到合理的参数组合，为系统的实现提供条件。【5】【6】1.2本设计内容及要求本次论文基于MATLAB/Simulink对直流调速系统尤其是单闭环有差、转速电流、双闭环直流调速系统进行了建模与仿真。因此有两个设计需要完成。该文对单闭环，转速、电流双闭环直流调速系统进行了计算机仿真研究。直流调速系统是一个复杂的Ǫ动控制系统，在设计和调试过程中有大量的参数需要计算和调整。运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难。随着计算机技术的发展，在软件和硬件

5、方面提供了舯好的设计平台。此次论文运用MATLAB软件建立了调速系统的仿真模型。【7】利用Simulink中仿真功能对系统进行了仿真，仿真的结果证明了该方法的可行性、合理性。利用仿真技术可以很大程度地减少双闭环直流调速系统设计和调试强度。【8】【9】2.系统方案选择2.1系统方案选择晶闸管——直流电动机调速系统是常用的调压调速系统（V-M），目前发展已较成熟，系统的快速性、可靠性和经济性也不断提高，应用非常广泛。因此，此次论文采用此系统。【10】V-M系统组成：（1）对象：直流电动机M及工作机械；（2）传感器：测速发电机TG，输入n，输出；（3）控制器：R、RC运算放大

6、器；（4）执行器：晶闸管可控整流器（V）。2.1.1晶闸管变流器这是本系统最重要环节。整流器的输入输出特性主要取决于触发器的输入输出特性。而整流器的输出电压，除了与其主电路（单相、三相，半波全波）有关外，主要取决于其输入（移相角）。2.1.2V—M调速系统的特点1晶闸管的单向导电性由于晶闸管的单向可控导电性，给系统可逆运行带来不便。（1）半控型整流电路及有续流管的整流电路，只允许系统单象限运行。（2）全控整流电路可以实现有源逆变，允许带位能负载的电动机工作在制动状态，获得二象限运行。（3）两组全控整流电路，可实现四象限运行。2触发脉冲相位控制这是晶闸管整流器最常用的方式

7、，改变控制电压，使触发脉冲移相，改变导通角，调节整流器输出电压。3平波电抗器实际上是交流电源的一部分，是脉动的，这对机械及电网是不利的。因此，除增加整流电路的相数，必须加平波电抗器以抑制输出电压的脉动。【11】4电流的连续和断续由于电压的脉动，所以，电流可能出现两种情况：（1）连续：当平波电抗足够大，且电动机负载足够大时。（2）断续：当平波电抗较小，且负载较小时。电流断续，系统为非线性，运行中会出问题，应加以防范、避免。5V-M系统的机械特性所谓机械特性就是在电阻电压一定的条件下，转速n与转矩（或电流）的关系n=f(I)。由于电流的连续和