优秀毕业设计]单闭环控制系统的MATLAB仿真

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1、一、概述1二、单闭环有静差调速系统3三、系统方框图及各部分的作用41、系统方框图42、系统方框图各部分的作用4四、系统动态结构图的建立41、系统动态结构图参数的设置92、系统动态性能分析103、系统稳定性能分析11五、系统动态结构图的仿真12六、系统的BODE图及分析131、系统的相位裕量132、系统的Bode图143、Bode图分析系统15七、校正装置161、校正后系统的动态结构图172、校正后的系统动态性能分析223、校止后的系统稳态性能分析234、校正后系统的动态结构图的仿真245、校正后系统

2、的Bode图256、校正后系统Bode图分析26总结27谢辞28参考文献29一、概述在实际应用屮，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具冇较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺耍求控制和调节电动机的旋转速度。屯动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。因此，调速技术一直是研究的热点。随着交流变频调速技术的发展，虽然直流调速一统天下的格局已被打破，但由丁其具冇良好的起动、制动、正反转及调速性能，目前在调速领域屮仍占冇一定地位，特别是一些对精度

3、、快速性要求较高的场合，仍倍受亲睐。长期以來，直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程屮。直流电动机在额定转速以下运行时，保持励磁电流恒定，可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速；在额定转速以上运行时，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。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。近几年來，科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为冇利的技术条件和物质基础。为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和

4、多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。在对调速性能有较高要求的领域常利用直流电动机作动力,但直流电动机开环系统稳态性能不能满足要求，可利用速度负反馈提高稳态精度，而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统的静差,可用积分调节器代替比例调节器。反馈控制系统的规律是要想维持系统屮的某个物理量基本不变，就引用该量的负反馈信号去与恒值给定相比较，构成

5、闭环系统。对调速系统來说，若想提高静态指标，就得提高静特性驶度，也就是希架转速在负载电流变化时或受到扰动吋基木不变。要想维持转速这一物理量不变，最直接和有效的方发就是采用转速负反馈构成转速闭环调节系统。矩阵实验室(MATLAB:MatrixLaboratory)是一种以矩阵运算为基础的交互式的程序语言。与其它计算机语言相比，具有简洁和智能化程度高的特点，而且适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，因而用其编程和调试，可以大大提高工作的效率。口前MATLAB已经成为国际上最流行的软件之一，除了可提供传统

6、的交互式的编程方法之外，还能提供丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、图像处理和方便的Windows编程工具等。因而岀现了各种以MATLAB为基础的工具箱，应用于白动控制、图像信号处理、生物医学工程、语咅处理、信号分析、时序分析与建模、优化设让等广泛的领域,表现出了一般高级语言难以比拟的优势。较为常'见的MATLAB工具箱有：控制系统工具箱、系统辩识工具箱、多变量频率设计工具箱、分析与综合工具箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、信号处理工具箱、模糊推理系统工具箱，以及通信工具箱等。在MATLAB通信

7、工具箱中有SLMULINK仿真模块和MATLAB函数，形成一个运算函数和仿真模块的集合体，用來进行通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。通信工具箱中的模块可供直接使用，并允许修改，使用起来十分方便，因而完全可以满足使用者设计和运算的需要。MATLAB通信工具箱屮的系统仿真，分为用SIMULINK模块框图进行仿真和用MATLAB函数进行的仿真两种。在用SIMULINK模块框图的仿真中，每个模块，在每个时间步长上执行一次，就是说，所冇的模块在每个吋间步长上同吋执行。这种仿真被称为吋间流的仿真。而在用MA

8、TLAB函数的仿真屮，函数按照数据流的顺序依次执行，意味着所处理的数据，首先要经过一个运算阶段，然后再激活下一个阶段，这种仿真被称为数据流仿真。某些特定的应用会要求釆用两种仿真方式中的一种，但无论是哪种，仿真的结杲是相同的。二、单闭环有静差调速系统闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差來实现控制作用，故这种控制常称为按偏差控制。此类系统包括两种传输信号的通道：出给定值至被控量的通道称前向通道。由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。对于调速系统来说，输出量是转速,通常