基于matlab的双闭环直流调速系统仿真研究

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1、基于MATLAB的双闭环直流调速系统仿真研究基于MATLAB的双闭环直流调速系统仿真研究摘要：本次的实验内容介绍了双闭环直流调速系统的原理及组成，并且分别对电流调节器和转速调节器进行了分析，而且对电流环和转速环模型的建立和参数的设计，运用MATLAB计算机软件对其进行了仿真研究，并得出实验结果。关键词：双闭环直流调速系统电流环转速环计算机仿真一、研究要求1、掌握双闭环直流调速系统的原理及组成2、掌握双闭环直流调速系统的仿真研究方法二、双闭环直流调速系统原理2.1、双闭环直流调速系统的介绍许多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机经常处于起

2、动、制动、反转的过渡过程中，因此起动和制动过程的时间在很大程度上决定了生产机械的生产效率。为缩短这一部分时间，仅采用PI调节器的转速负反馈单闭环调速系统，其性能还不很令人满意。双闭环直流调速系统较单闭环相比具有动态响应快、抗干扰能力强等优点，具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。具有单闭环不能比拟的优势2.2、双闭环直流调速系统的组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如1图所示，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电

3、流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。图1转速、电流反馈控制直流调速系统原理图2.3系统的静态和动态性能指标12基于MATLA

4、B的双闭环直流调速系统仿真研究2.3.1系统的静态性能指标首先，画出其稳态系统结构框图，如图2所示图2双闭环直流调速系统的稳态结构图由于当调节器饱和时，输出达到限幅值，输入量的变化不再影响输出量，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和。即饱和的调节器暂时隔断了输入和输出之间的联系，相当于该调节环开环，当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态。为了实现电流的实时控制和快速跟随，希望电流调节器不进入饱和状态，因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况2.3.1.1转速调节器不饱和这时，两个调节器都不饱和，稳态时，他们的输入偏差

5、电压都是零。Un*=Un=αn=αn0→n==n0，Ui*=Ui=βId由于ASR不饱和，Ui*

6、Ⅱ型系统。又因为典型一型系统跟随性能好，故选择典型一型系统进行下一步设计。2、动态性能指标跟随性能指标：（1）上升时间tr：在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量从零起第一次上升到稳态值经过的时间称为上升时间。它表示动态响应的快速性。（2）超调量：σ在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量超出稳态值的最大偏离量与稳态值之比，用百分数表示，叫做超调量。超调量反映系统的相对稳定性。超调量越小，则相对稳定性越好，即动态响应比较平稳。（3）调节时间：ts在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%（或±2%）的范围作为允许误差带，以响应曲线达到并不再超出该误差带所需

7、的最短时间，定义为调节时间。三、参数设计3.1基本参数如下：直流电动机：220V，136A，1460r/min.Ce=0.132Vmin/r.允许过载倍数为1.5；晶闸管装置放大系数：Ks=40；Ts=0.0017s；电枢回路总电阻：；时间常数：；电流反馈系数：；电流反馈滤波时间常数：；电流反馈系数：；转速反馈系数α=0.007vmin/r转速反馈滤波时间常数：设计要求：设计电流调节器，要求电流无静差，电流超调量。转速无静差，空载起动到额定负载转速时转速超调量。并绘制双闭环调速系统的动态结构图。设计多环控制系统的一般原则是：从内环开始，一环

8、一环地逐步向外扩展。故设计此系统需要的是：先从电流环入手，首先设计好电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。系统的具体结构如下图4图4双闭环