单闭环直流调速系统的MATLAB计算与仿真毕业设计

1、 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 1 页 共 37 页 1 1 绪论绪论 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿 井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切割机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电 力拖动的领域中 得到了广泛的应用。近年来直流调速系统发展很快，然而直流拖动控 制系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交 流拖动控制系统的基础，所以首先应该很好的掌握直流系统。我们可以首先从单闭环转 速负反馈直流调速系统来研究。 由于系统需要观察较多的性能， 计算参数较多， 而 MATLAB 中的 Simulink 实用工具可直接

2、构建其动态模型，省去大量的计算，通过修改动态模型 可完善系统性能。 1.11.1 直流调速系统概述直流调速系统概述 从生产机械要求控制的物理量来看，电力传动自动控制系统有调速系统、位置伺服 系统、张力控制系统等其他多种类型，各种系统往往是通过控制转速来实现的，因此调 速系统是最基本的驱动控制系统。调速系统目前分为交流和直流调速控制系统，由于直 流调速系统的调速范围广，静差率小、稳定性好并且具有良好的动态性能。因此在相当 长的时期内，高性能的调速系统几乎都采用了直流调速系统。相比于交流调速系统，直 流调速系统在理论上和实践上更加成熟。 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的自动控制系统。

3、在 20 世纪 60 年代发展起来的电力电子技术，使电能可以转换和控制，产生了现代各种高效、节能的 新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输，建筑、办公、家庭自动化控制设 备提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，因此，人类社会的生 产、 生活发生了巨大变化。 随着新型电力电子器件的研究和开发， 先进控制技术的发展， 电力电子和电力传动控制装置的性能也不断优化和提高，这一变化的影响将越来越大。 单闭环直流电机调速系统在现代日常生活中的应用越来越广泛，其良好的调速性 能、低廉的价格越来越被大众接受。 单闭环直流调速系统由整流变压器、平波电抗器、晶闸管整流调速装置、电动机-

4、发电机、 闭环控制系统组成。 我们可以通过调节晶闸管的控制角来调节转速， 非常方便， 高效。 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 2 页 共 37 页 1.2 1.2 MATLABMATLAB 简介简介 在 1980 年前后，美国的克利夫博士在新墨西哥大学讲授线性代数课程时，发现应 用其它高级语言编程非常不方便，他们构思和开发了 Matlab（MATrix LABoratory，即 矩阵实验室） ，它是集命令翻译，科学计算于一身的一套交互式软件系统，经过在该大 学进行了几年的试用之后，于 1984 年推出了该软件的正式版本，它使的矩阵的运算变 得异常容易。 MATLABSGI 是由美国 MathWorks 公司开发的大型软件。 在 MATLAB 软件中， 包括了两 个主要部分： 数学计算和工程仿真。 其数学计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能。 1998 年，MATLAB 增加了电力系统模块库，该模块库以 Simulink 为运行环境，是建立在 Simulink 标准模块和 M 语言基础上的一个附加模型库， 它提供为电力系统仿真分析专用 的各种线性与非线性元件和模