试论双闭环直流调速系统结构改善的根本原因

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1、电机控制技术（论文）题目：试论双闭环直流调速系统结构改善的根本原因姓名：指导教师：专业：电气工程及其自动化电气工程学院2015年5月摘要电力拖动自动控制系统都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是电力拖动自动控制系统屮最基本的系统。本文主要介绍了直流电机的控制原理，并对转速、电流两个反馈控制环构成的双闭环直流调速系统进行了分析和讨论，建立其动态数学模型，并利用MATLAB中的Simulink对其进行仿真，得出仿真结果。在此基础上得出双闭环直流调速系统结构改善的根本原因。关键词：双闭环直流调速系统，转矩控制，Simulink

2、AbstractElectricdriveautomaticcontrolsystemisachievedbycontrollingthespeed,sothespeedregulationsysteminelectricdriveautomaticcontrolsystemisthemostbasicsystem.Thispapermainlyintroducesthecontrolprincipleofdemotor,anddoubleclosed-loopdespeedregulatingsystemwhichisc

3、onsistedbyrotationalspeedandcurrentfeedbackcontrolloopareanalyzedanddiscussed,andestablishitsdynamicmathematicalmodel,andbyusingtheSimulinkofMATLABsimulation,obtainingthesimulationresults.Onthisbasis,itisconcludedthatthedoubleclosed-loopdespeedregulatingsystemstru

4、cturetoimprovetherootcause.Keywords：doubleclosed-loopDCspeedregulatingsystem,torquecontrol,Simulink目录摘要2Abstract2一、引言4二、直流电机的控制原理42」他励式直流电机的转矩模型42.2直流调速系统的转矩控制5三、直流电机的双闭环控制53.1转速控制的要求和稳态调速性能指标53.1.1调速范圉63.1.2静差率63.2ASR、ACR63.3双闭环调速系统的优点73.4转速、电流双闭环控制系统起动过程8四、仿真与试验

5、124」电流环的仿真124.2转速环的仿真14五、力、结15参考文献16一、引言直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域屮得到了广泛的应用。由转速、电流两个反馈控制环构成的双闭环直流调速系统是静态性能、动态性能优良、应用最广的直流调速系统。双闭环直流调速系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环。电流环通过电流元件的反馈作用稳定电流，转速环通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和

6、转速的目的。双闭环系统起动吋，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。并通过Simulink进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性二、直流电机的控制原理2.1他励式直流电机的转矩模型他励式直流电机电枢绕组与励磁绕组完全独立，若假定：①电刷位于电机几何中心线上；②忽略磁路饱和；③忽略电枢反应引起的气隙磁通畸变。则机械换向器保

7、证了屯枢电流与励磁电流所产生磁势互相垂直，因而它们Z间是解耦的。于是，他励直流电机的电磁转矩T=Cm0mIa=CmCfIfIaT是电枢电流乙和气隙磁通（或励磁电流“）的乘积，只有当气隙磁通中严格保持不变时，电磁转矩才正比于电枢电流。其实，在调速过程中，尤其是在弱磁调速过程中，气隙磁通变化在所难免。考虑气隙磁场变化时，电磁转矩是气隙磁通和电枢电流的菲线性函数。2.2直流调速系统的转矩控制要获得良好的调速性能，必须对电磁转矩进行控制，最终将落实到对气隙磁通和电枢电流的控制上。在基速以下，保持额定磁通不变，控制电枢电流I。即可实

8、现转矩控制（参见图2.1）。当气隙磁通恒时，电枢电流闭环控制相当于转矩闭环控制，图2.1屮的乘法环节相当比例环节，控制对象是线性的。电流闭环控制能有效抑制反电动势及对象参数的影响，改造控制对彖的模型，使实际电流快速跟随给定电流，以加速转矩响应过程，并能自动限制最人电流，保证系统可靠运行。因此，采用电流内