直流电机双闭环调速大作业

高系统的静态性能指标，减少系统的静态误差，可以使Kp增大。但是Kp增大时，系统稳态输出增大，系统响应速度和超调量也增大。

此处分别把Kp增大为6、减小为0.8，观察仿真结果变化。

图30 增大Kp后的仿真波形

图30 减小Kp后的仿真波形

对比以上两图可以明显看出，Kp增大后系统反应速度增快，当转矩或者转速发生阶跃后，系统将更快地达到稳定值。性能优于Kp较小时的系统。

3.2、调节积分项Ki

考虑系统的稳定性时，Ki应足够小，然而Ki太小，则PI调节器中的积分作用变小，会影响系统的静态性能。PI调节器实质是一个滞后环节，由于引入滞后环节，也会导致系统响应速度变慢。此时可通过合理调节Kp和Ki的参数使

系统的动态性能和静态性能均满足要求。

此处分别把Ki增大为30、减小为8，观察仿真结果变化。

图31 减小Ki后的仿真波形

图32 增大Ki后的仿真波形

对比以上两图可以明显看出Ki减小后，系统的响应速度明显变慢，需要更长的时间才能将转速调到给定值附近。

4、电流调节器改用PI调节器

将电流调节器换为PI调节器，即令电流调节也为PI调节。新的系统仿真模型如图33：

图33 电流调节器改用PI调节器后的仿真模型

图34 电流调节器改用PI调节器后的仿真波形

当电流调节器改用PI调节器后，电流的调节效果比滞环调节好许多，电流波动的范围小很多，曲线更为平滑。

分析发现此时要求晶闸管开关频率达到20000Hz左右，远远大于GTO的开关频率，因此应想办法加快开关速度，以满足要求。此处采用添加三角波斩波电路的方法。

仿真模型如图35：

图35 添加三角波斩波器后的仿真模型

此时电流PI调节器的参数分别设为：Kp=18,Ki=2,电流限幅值设为12A。仿真波形如图36：

图36 添加三角波斩波器后的仿真波形

此时电流、转速都表现出良好的平滑性和稳定性，充分体现了电流、转速采用PI调节时使得电机运行性能更加平稳的特性。

七、实验心得

本次实验是在学习完直流电机双闭环调速的理论知识后，运用MATLAB的SIMULINK仿真功能，建立直流电机双闭环调速仿真模型，通过改变相关模块或参数对仿真结果——电枢电流及转速进行观察和分析，加深对直流电机双闭环调速原理的理解，理解不同调节方法（滞环调节和PI调节）对于电机运行性能的影响。