基于matlab的单闭环直流调速系统

实验二 单闭环直流调速系统MATLAB仿真

一、实验目的

1.掌握单闭环直流调速系统的原理及组成； 2.掌握单闭环直流调速系统的仿真。

一、实验原理

Ks 1/RTLs?1PI Tss?1 RTms 1/Ce α

三、实验内容

基本数据如下：

直流电动机：220V，55A，1000r/min.Ce=0.192Vmin/r.允许过载倍数为1.5； 晶闸管装置放大系数：Ks=44；Ts=0.00167s； 电枢回路总电阻：R?1.0?； 时间常数：Tl?0.017s,Tm?0.075s； 转速反馈系数：??0.01V/A； 给定电压为10V

四、实验步骤

1．根据原理和内容搭建电路模型； 2．设置各元器件的参数；

Step: step time=’0’ final valve=’10’ Intergrator 的限幅值为正负10

Kpi=0.25,1/τ=3; Kpi=0.56,1/τ=11.43; Kpi=0.8,1/τ=15;

3．设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。 4．仿真实现。

五、实验报告

1.绘制负载电流为零时电流及转速输出波形； 2.绘制负载电流为额定电流时电流及转速输出波形

目录

目录 ............................................................................................................................................................... - 1 - 1 绪论 ......................................................................................................................................................... - 2 -

1.1 直流调速系统概述 ................................................................................................................... - 2 - 1.2 MATLAB简介 .........................................

MATLAB仿真技术报告1

题目：转速反馈单闭环直流调速系统仿真

直流电机模型框图如下图所示，仿真参数为R=0.2，Tl=0.012，Tm=0.09，Ce=0.1。本次仿真采用算法为ode45，仿真时间2s。 1、开环仿真：

用Simulink实现上述直流电机模型，直流电压Ud0取420V，

0~1s，电机空载，即Id=0； 1s~2s，电机满载，即Id=150A。

(1) 画出转速n的波形，根据仿真结果求出空载和负载时的转速n以及静差率s。 (2) 画出电枢绕组电流波形。

1.负载时的转速波形如上图，在Id的作用下。在一秒后，波形会有个明显的下降，这是因为在负的扰动下，

经过负反馈，导致转速下降，输出的转速波形如图

由图中标尺功能可得出，空载时转速n=4200rpm负载时转速ns=3900rpm。 由静差率公式s=

?????????

可知 s=

4200?3900

4200

=0.0714.

2.上图是电枢绕组电流波形，因为是有了电流Id扰动，在一秒后有了一个电流分量，如果在电流Id为零的

时候，电枢绕组电流的波形应该在电机平稳运转之后降为0，或者有一个极为细微的电流。从图中可以看出，电流在1s后不为零，这就是受到扰动阶跃信号影响的结果。

2、闭环

综合课程设计说明书

题目：单闭环直流调速系统的设计与Matlab仿 真（一）

学院：机电与汽车工程学院

专业班级：电气工程与自动化专业（1）班 姓名： 学号： 指导教师：

目录

第一章 概述·······································2 第二章 调速控制系统的性能指标·····················3 2.1 直流电动机工作原理·······················4 2.2 电动机调速指标···························4 2.3 直流电动机的调速·························5 2.4 直流电机的机械特性·······················5 第三章 单闭环直流电动机系统·······················6 3.1 V-M系统简介······························6 3.2 闭环调速系统的组成及静特性···············7 3.3反馈控制规律·····························8

基于Matlab的模糊PID双闭环直流调速系统的仿真 安徽理工大学李恒韩向锋

摘要本文针对开环直流调速系统启动冲击电流大,转速调节速度慢等特点上,建立了双闭环控制系统,仿真结果显示系统性能指标有了大提高。在此基础上,速度调节器采用模糊控制技术作为外环控制,内环采用PI控制,经M AT-LAB仿真结果表明,直流调速控制系统的性能指标得到了一定的改善。

关键字三相整流双闭环直流调速模糊控制

在现代化的工业生产过程中,许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节,并且要求有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好,过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起制动和反转等良好的动态性能,能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求在高性能的拖动技术领域中,相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。

开环直流调速由于自身的缺点几乎不能满足生产过程的要求,在应用广泛的双闭环直流调速系统中,传统PID控制已经得到了比较成熟的应用。但是受电动机负载等非线性因素的影响,传统的控制策略在实际应用中难以保持设计时的性能。随着模糊控制技术应用的日渐成熟,又由于模糊控制不依赖于被控对象的精确数学模型,能够克服非线性因素的影响

x x 学院学报 Journal of xxx College

基于Matlab-Simulink仿真的双闭环直流调速系 统的设计与研究 姓名

(xxx大学,江苏,南京210000

摘要:根据实际应用要求以及给定参数,对转速、电流双闭环直流调速系统进行设计,计算其控制系统的参数,并通过matlab软件的simnlink,对设计的系统进行仿真,以验证设计的正确性,并分析仿真结果,从而进一步说明双闭环调速系统的可行性与优越性。对计算过程做了着重重视,详细精炼,可以为高校学生参与调速研究提供细节性的指导。

关键词:双闭环直流调速matlab 仿真 中图分类号:TG156文献标志码:

DESIGN AND RESEARCH Of DOUBLE-LOOP DC MOTOR SPEED CONTROL SYSTEM BASED ON MATLAB-SIMULINK Name

(xxx College ,Nanjing 210000,Jiangsu ,China

Abstract:According to the practical appliance and the parameters given , make a design of the dou

目录

第一章 概述·······································2 第二章 调速控制系统的性能指标·····················3 2.1 直流电动机工作原理·······················4 2.2 电动机调速指标···························4 2.3 直流电动机的调速·························5 2.4 直流电机的机械特性·······················5 第三章 单闭环直流电动机系统·······················6 3.1 V-M系统简介······························6 3.2 闭环调速系统的组成及静特性···············7 3.3反馈控制规律·····························8 3.4 主要部件·································9 3.5 稳定条件································1

一．直流力矩电机转速/位置伺服控制系统 1. 系统组成结构

直流力矩电机

计算机

PWM单元 功率单元

ATmega128 L298N USB连接

实验箱

电流反馈（LEM元件）

转速反馈（测速电机）

转角位置反馈（导电塑料电位器）

2 系统工作原理

在上位计算机上安装有自控原理、计算机控制实验软件包，与实验箱（接口卡控制核心采用C8051F020单片机）通过USB连接通信,经计算后发出模拟电压信号（-5V至+5V）给PWM脉宽调制单元，PWM脉宽调制单元的控制核心采用ATmega128单片机，根据不同的控制信号,发出电机转向控制信号及转速控制信号(不同占空比的PWM波)给功率驱动单元, PWM波占空比分辨率精度为10位, 功率驱动单元核心采用集成功率驱动芯片L298N,驱动电压采用12V,最大驱动电流3A,可以控制直流力矩电机正反转, 直流力矩电机测速机组采用稀土永磁体制成的高性能力矩电动机与同轴联结的高灵敏度低速测速发电机组合而成，具有响应速度快、转矩大、特性线性度好等特点,是新型高精度调速执行系统组合元件，实验效果好,电流反馈采用霍尔电流传感器LA-50P,转速反馈采用测速发电机，转角位置反馈采用WDD35

第一章 双闭环直流调速系统的工作原理

1.1直流调速系统简介

调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最普遍的一种系统。目前，需要高性能可控电力拖动的领域多数都采用直流调速系统。

1.2晶闸管-电动机直流调速系统简介

20世纪50年代末，晶闸管（大功率半导体器件）变流装置的出现，使变流技术产生了根本性的变革，开始进入晶闸管时代。由晶闸管变流装置直接给直流电动机供电的调速系统，称为晶闸管-电动机直流调速系统，简称V-M系统，又称为静止的Ward-leonard系统。这种系统已成为直流调速系统的主要形式。

图1.1是V-M系统的简单原理图[1,3,5]。图中V是晶闸管变流装置，可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，以改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。由于V-M系统具有调速范围大、精度高、动态性能好、效率高、易控制等优点，且已比较成熟，因此已在世界各主要工业国得到普遍应用。

- +~GT

Uc + L_~UdM

图1.1 晶闸管-电动机直流调速系统（V-M系统）

但是，晶闸管还存在以下问题：

（1）由于晶闸管的单向导电性，给系统的可逆运行造成困难；

（2） 由于晶闸管元

黄石理工学院 课程设计报告

摘要

本文实现了转速电流双闭环直流调速系统的设计，实验结果可以准确直观的观察转速-电流双闭环调速系统的启动过程，可方便的设计各种不同的调节器参数及控制策略并分析其多系统性能的影响，取得了很好的效果。但怎样处理好转速控制和电流控制之间的关系呢？经过反复研究和实践，终于发现，如果在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，两者之间实行串联连接，即以转速调节器的输出作为电流调节器ACR的输入，再用电流调节器的输出作为晶闸管触发装置的控制电压，那么这两种调节作用就能互相配合，相辅相成了。

本文利用MATLAB软件中的simulink组件对直流双闭环调速系统进行仿真，结果表明，应用MATLAB进行系统仿真具有方便，高效及可靠性高等优点。

关键词：双闭环直流调速系统，晶闸管，直流电动机，MATLAB，仿真

Abstract

This paper presents the speed-current double closed-loop DC speed control system design, experimental results can be accurate visual observation of sp