基于Matlab的单闭环直流调速系统课程设计

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1、基于 Matlab 的单闭环直流调速系统 1 / 20 目目 录录 一、摘要 2 二、总体方案设计 3 1、控制原理 2、控制结构图 三、参数计算5 1、静态参数设计计算 2、动态参数设计计算 四、稳定性分析8 1、基于经典自控理论得分析 2、利用 MATLAB 辅助分析 A、利用根轨迹分析 B、在频域内分析 奈氏曲线： bode 图 利用单输入单输出仿真工具箱分析 用 Simulink 仿真 五、系统校正14 1、系统校正的工具 2、调节器的选择 3、校正环节的设计 4、限流装置的选择 六、系统验证15 1、分析系统的各项指标 2、单位阶跃响应 3、Simulink 仿真系统验证系统运行情况

2、 七、心得体会20 八、参考文献20 基于 Matlab 的单闭环直流调速系统 2 / 20 一、一、摘摘 要要 运动控制课是后续于自动控制原理课的课程， 是更加接近本专业实现应用 的一门课程。 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多 需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 由于直流拖动控 制系统在理论上和实践上都比较成熟， 而且从控制的角度来看，它又是交流拖 动控制系统的基础。所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义。 本设计首先进行总体系统设计， 然后确定各个参数， 当明确了系统传函之 后，再进行稳定性分析，在稳定的基础上，进行整定以达到设计要求

3、。 另外，设计过程中还要以 matlab 为工具，以求简明直观而方便快捷的设 计过程。 基于 Matlab 的单闭环直流调速系统 3 / 20 二、二、总体方案设计总体方案设计 1、控制原理控制原理 根据设计要求，所设计的系统应为单闭环直流调速系统，选定转速为反馈量，采 用变电压调节方式，实现对直流电机的无极平滑调速。 所以，设计如下的原理图： 图 1、单闭环直流调速系统原理图 转速用与电动机同轴相连的测速电机产生的正比于转速的电压信号反馈到输入 端，再与给定值比较，经放大环节产生控制电压，再通过电力电子变换器来调节电机 回路电流，达到控制电机转速的目的。 这里，电压放大环节采用集成电路运算放

4、大器实现，主电路用晶闸管可控整流器 调节对电机的电源供给。 所以，更具体的原理图如下： 基于 Matlab 的单闭环直流调速系统 4 / 20 图 2、单闭环直流调速系统具体原理图 2、控制结构图控制结构图 有了原理图之后，把各环节的静态参数用自控原理中的结构图表示，就得到了系 统的稳态结构框图。 图 3、单闭环直流调速系统稳态结构框图 同理，用各环节的输入输出特性，即各环节的传递函数，表示成结构图形式，就 得到了系统的动态结构框图。 由所学的相关课程知：放大环节可以看成纯比例环节，电力电子变换环节是一个时间 基于 Matlab 的单闭环直流调速系统 5 / 20 常数很小的滞后环节，这里把它看作