电流转速双闭环系统的课程设计

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1、 1 一、一、目目 录录 摘要摘要2 一、一、 概概 述述2 二、二、 设计任务与要求设计任务与要求 3 2.1 设计任务3 2.2 设计要求4 三、三、 理论设计理论设计 4 3.1 方案论证 4 3.2 系统设计4 3.2.1 电流调节器设计 4 3.2.2 速度调节器设计 8 四、四、 系统建模及仿真实验系统建模及仿真实验 13 4.1 MATLAB 仿真软件介绍 13 4.2 仿真建模 13 4.3 仿真波形分析 16 五五、 总结与体会总结与体会 18 参考文献参考文献 19 2 摘摘 要要 从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到 广泛应用。采用

2、PI 调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转 速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求高，例如要求快速启制动，突加负载动态速降 等等， 单闭环系统就难以满足需要。 这是因为单闭环系统不能随心所欲的控制电流和转矩的 动态过程。双闭环直流调速系统是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、 移相控制电路、转速电的流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等给定信号为 010V 直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。采用双 PI 调节器，可获得良好的动 静态效果。电流环校正成典型 I 型系统。为使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的 抗扰性能，速度环设计成典

3、型型系统。根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法，用 Simulink 做了带电流变化率内环的三环直流调速系统进行仿真综合调试，分析系统的动态 性能，并进行校正，得出正确的仿真波形图。另外本文还介绍了实物制作的一些情况。 关键词关键词：MATLAB 直流调速 双闭环 转速调节器 电流调节器 干扰 一、概述 本章主要介绍典型系统的数学模型、参数和性能指标关系，系统结构的近似处理和非典 型系统的典型化，速度、电流双闭环直流调速系统工程设计方法。在双闭环调速系统中，电 动机、晶闸管整流装置、触发的装置都可按负载的工艺要求来选择和设计。根据生产机械和 工艺的要求提出系统的稳态和动态性能指标，而系统的固

4、有部分往往不能满足性能指标要 求，所以需要设计合适的校正环节来达到。 对于调速系统来说， 闭环调速比开环调速具有更好的调速性能。 而双闭环调速系统又要 比单环调速系统具有更好的动态性能和抗扰性能。 基本的双环就是转速环和电流环， 相应的 要运用转速调节器和电流调节器对转速和电流进行调节。 为了实现转速和电流两种负反馈分 别起作用，可在 V-M 调速系统中设计两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者 之间实行嵌套联接。 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 控制电力电子变换器 UPE。从闭的环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边， 称作外环，形成转速、电流双闭环调速系统。 3 自动控制原理中，为了区分系统的稳态精度，按照系统中所含积分环节的个数，把系统 分为 0 型、I 型、II 型系统 。系统型别越高，系统的准确度越高，但相对稳定性变差。0 型系统的稳态精度最低，而 III 型及 III 型以上的系统则不易稳定，实际上极少应用。因此， 为了保证一定的稳态精度和相对的稳定性， 通常在 I 型和 II 型系统中各选一种作为典型， 称 为典型 I 型和 II 型系统，作为工程设计方法的基础。在此实验中，则是将电流环设计成典型 I 型，将转速外环设计成典型 II 型系统，从而实现设计的最优控制。 采用 PI 调节的单个转速闭环直流调速系统可