【完整版】双闭环直流调速系统仿真毕业论文设计

目 录

引 言 ........................................................ - 1 - 第一章 调速系统与MATLAB概述 .................................. - 2 -

1.1 运动控制系统概述 ..................................... - 2 - 1.2 直流调速控制技术发展概况 ............................. - 2 - 1.3 控制系统的计算机仿真 ................................. - 3 - 1.4 MATLAB简介 ........................................... - 3 -

1.4.1 MATLAB的优势与特点 ............................. - 3 - 1.4.2 MATLAB的Simulink简介 .......................... - 4 - 1.5 本设计主要内容 ....................................... - 4 - 第二章 双闭环直流调速系统原理及参数的测定 ..................... - 6 -

2.1双闭环直流调速系统的组成和工作原理 ..................... - 6 -

2.1.1双闭环直流调速系统工作原理及原理图 ............... - 6 - 2.1.2双闭环直流调速系统动态结构图 ..................... - 7 - 2.2双闭环直流调速系统参数的测定 ........................... - 7 -

2.2.1参数测定试验的系统组成和工作原理 ................. - 7 -

第三章 电流环与转速环的设计 .................................. - 15 -

3.1电流环的设计 .......................................... - 15 -

3.1.1电流环的动态结构图 .............................. - 15 - 3.2转速调节器的设计 ...................................... - 17 - 第四章 双闭环直流调速系统MATLAB仿真 ......................... - 21 -

4.1双闭环直流调速系统的建模 .............................. - 21 -

4.1.1双闭环直流调速系统的仿真模型 .................... - 21 - 4.1.2双闭环直流调速系统仿真模型中的参数设置 .......... - 21 - 4.2系统的仿真、仿真结果的输出 ............................ - 25 - 4.3仿真结果分析 .......................................... - 26 - 结 论 ...................................................... - 27 - 参考文献 .................................................... - 28 - 谢 辞 ...................................................... - 29 -

引 言

本文采用的直流双闭环调速系统的设计是从内环到外环，即先设计好电流环后将其等效成速度环中的一个环节，再对速度环进行设计。

目前广泛应用的直流调速设计方法是基于某些标准形式进行的，其优点是简单方便，但设计的系统性能指标是相同的，实际系统所要求的指标往往是不同的，所以采用双闭环调速系统的设计方法不一定都能得到满意的结果。如果我们在按上述设计法确定调节器形式的基础上，再找出调节器参数改变时对应系统性能指标的变化趋势，那么在实际系统的设计和调试时就可以根据得到的变换趋势，按系统性能指标的要求来调整和选择调节器参数，从而获得实际系统要求的动态响应。 在设计中，基于理论设计的基础上根据实际的系统情况作参数的调整是非常重要的，也是必不可少的。这是因为实际系统的参数，往往与计算值或铭牌数据有一定的差别，系统某些环节的非线性影响等因素存在，使系统在配置设计参数后并不能马上获得预期的性能指标。因此本文采用计算机仿真技术。应用Matlab软件建立数字仿真模型，观测转速和电流的仿真波形，并进行调试。模仿被仿真对象的运行状态及其随时间变化的过程。通过对数字仿真模型的运行过程的观察和设计，得到被仿真系统。

第一章 调速系统与MATLAB概述

1.1 运动控制系统概述

运动控制系统是以机械运动的驱动设备——电动机为被控对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下组成的电力传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换成机械能，实现运动机械的运动要求。

运动控制系统的种类繁多，用途各异。

1. 按被控物理量分。以转速为被控量的系统叫调速系统；以角位移或直线位移为被控量的系统叫位置随动系统，有时也叫伺服系统。

2. 按驱动电动机的类型分。用直流电动机带动生产机械的为直流传动系统；用交流电动机带动生产机械的为交流传动系统。

3. 按控制器的类型分。以模拟电路构成控制器的系统成为模拟控制系统；一数字电路构成控制器的系统成为数字控制系统。

另外，按照控制系统中闭环的多少，也可分为单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统；按控制原理的不同也可分很多种。对于一种具体的运动控制系统可能使这些分类的交集，如用8051单片及实现的双环数字直流调速系统。

1.2 直流调速控制技术发展概况

直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。

随着生产技术的发展，对电气传动在启制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态相应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。由于直