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

分析：从图中可以曲线看出，其阶跃响应的仿真曲线有很小的超调量，接着曲线呈略微的下降趋势，最终趋于稳定，且稳定值略低于200A。

（2）当参数关系是KT=0.25时，按I型系统的设计方法得到PI调节器的传递函数为 0.5067+

16.89

,电流环的阶跃的仿真结果如图9所示。 s

图9无超调的仿真结果

分析：从图中可以曲线看出，其阶跃响应的仿真曲线无超调，但上升时间较上幅图的结果有变长，其稳定值也略低于200A。

（3） 当参数关系是KT=1.0时，得到PI调节器的传递函数为2.027+

的阶跃的仿真结果如图10所示。

67.567

，电流环s

图10转速环的抗扰波形图

9

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分析：从图中可以曲线看出，其阶跃响应的仿真曲线超调量很大，较上述的结果而言

上升时间变短，且其稳定值也略低于200A。

三种情况分析小结：

观察三条仿真曲线，在直流电动机的恒流升速阶段，电流值低于λΙ无静差，而是Id略低于Idm。

N,其原因是电

流调节系统受到电动机反电动势的扰动，其是一个线性渐增的扰动量，所以系统做不到

4.2、转速环的系统仿真

PI参数采用上述转速环的设计结果，其传递函数为 11.7+ 转速环的仿真模型如图11所示

134.48

。 s

图11 转速环的仿真模型

（1） 将阶跃值设置为10，得到启动时的转速与电流响应曲线如图12所示，ASR调节

器经过了不饱和，饱和，退饱和三个阶段，最终稳定运行于给定转速。

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图12转速环空载高速起动波形图

分析：从图中得到启动时的转速与电流响应曲线，转速的响应看出启动转速上诉，最终达稳定与给定转速，而电流的响应曲线呈上升，不变，下降三种趋势，即对应着，ASR调节器经过了不饱和，饱和，退饱和三个阶段。

（2）将负载电流设置为136，满载启动，响应曲线如图13所示，启动时间延长，退饱和超调量减少。

图13转速环满载高速起动波形图

分析：从图中可以看出当满载启动时，转速曲线的上升阶段时间较上幅图而言时间延长，即，启动时间延长。而电流响应曲线在退饱和时超调量有所减少。 （3）转速环抗扰过程仿真结果响应曲线，如图14所示

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图14转速环的抗扰波形图

分析：图中曲线是在空载运行过程中受到了额定电流扰动时转速和电流仿真结果响应曲线，可以看到其受到扰动后，又迅速趋于稳定，即可以看出其抗扰性能强。，

五、研究内容总结及体会

在运动控制课程中，我们已经学习了双闭环直流调速系统，了解了双闭环直流调速系统的基本组成以及其静态、动态特性；，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，实现转速和电流两种负反馈分别起作用，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环，形成转速、电流双闭环调速系统。而且相对于单闭环来说双闭环直流调速系统具有动态响应快、抗干扰能力强等优点，具有良好的抗扰性能，并且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。

另外，基本掌握了ASR、ACR（速度、电流调节器）为了满足系统的动态、静态指标在结构上的选取，包括其参数的计算。

另一方面，在控制系统仿真课实验上，我们学习了有关MATLAB软件仿真的知识和方法，通过本次实验，我们掌握了双闭环直流调速系统的仿真研究方法，这不仅加深了我们对专业课上所学内容的理解，而且，也使得我们可以更加熟练的运用计算机仿真这个工具，这对于我们日后的工作和学习都会有很大的帮助，我觉得收获很大。

五、参考文献

《控制系统仿真》 郑恩让 聂诗良 中国林业出版社 《运动控制系统》 阮 毅 陈伯时 机械工业出版社

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