直流电动机双闭环调速系统的动态特性研究与仿真

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1、兰州交通大学毕业设计（论文）直流电动机双闭环调速系统的动态特性研究与仿真摘要直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，并且直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，是研究其它调速系统的基础。而用MATLAB软件对直流调速系统进行虚拟环境下的仿真研究，不仅使用方便，也大大降低了研究成本。本文叙述了直流电动机的基本原理和调速原理，介绍了直流电动机开环和双闭环调速系统的组成及静、动态特性，并且根据直流电动机的基本方程建设立了调速系统的数学模型，给出了动态结构框图，用工程设计方法设计了直流电动机双闭环调速系统。最后，用

2、MATLAB仿真软件搭建了仿真模型，对调速系统进行了仿真研究。通过对直流电动机双闭环调速系统动态特性的研究与仿真，可以清楚地看到，直流电动机双闭环调速系统具有较好的动态性能，可以在给定调速范围内，实现无静差平滑调速，这为直流电动机调速系统的硬件实验提供了理论依据。关键词：直流调速，双闭环系统，电流调节器，转速调节器，计算机仿真46兰州交通大学毕业设计（论文）SimulationResearchonSpeedRegulationSystemofDoubleClosedLoopofDCMotorAbstractKeywords

3、:SpeedcontrolofDC-drivers，Double-closed-loop，Currentregulator，Speedregulator，Computersimulation46兰州交通大学毕业设计（论文）目录1．绪论11.1课题背景11.2课题研究的目的和意义21.3论文的主要内容32．直流电动机调速系统42.1直流电动机简介42.1.1直流电动机的工作原理42.1.2直流电动机的运行特性52.1.3直流电动机的起动与调速62.2转速控制的要求和调速指标72.3开环调速系统及其存在的问题92.4单闭环直流

4、调速系统及动态校正102.5双闭环直流调速系统102.5.1双闭环直流调速系统的组成及其静特性102.5.2双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能142.5.3双闭环调速系统的工程设计方法152.5.4双闭环调速系统的设计223．直流电动机双闭环调速系统的仿真与研究333.1MATLAB简介333.2双闭环调速系统的仿真353.3仿真结果分析43结论44致谢45参考文献4646兰州交通大学毕业设计（论文）1．绪论1.1课题背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代，随着晶闸管的出现，现代电力

5、电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但基本控制原理有其共性。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

6、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。但是长期以来，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，并在计算机上运行。因此产生了各种仿真算法和仿真软件。由于对模型建

7、立和仿真实验研究较少，因此建模通常需要很长时间，同时仿真结果的分析也必须依赖有关专家，而对决策者缺乏直接的指导，这样就大大阻碍了仿真技术的推广应用。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MATLAB46兰州交通大学毕业设计（论文）中的各种分析工具，还可以对仿真结果进行分析和可视化。S

8、imulink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