直流电机调速系统仿真设计

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本科生毕业设计（论文）

论 文 题 目： 直流电机双闭环调速系统设计 姓 名： 徐震杰 学 院： 电气工程及自动化 专 业： 自动化 班 级 、 学 号： 10电51 10285038 指 导 教 师： 甘良志

江苏师范大学教务处印制

江苏师范大学本科生毕业设计 直流电机双闭环调速系统设计

摘 要

直流调速系统的控制一般都是由转速、电流反馈来完成的，它的静态性能和动态性能都是十分杰出的，正是由于它的这些优点使其使用范围也很广泛。其主要通过晶闸管可控整流电源来调节电源的大小。根据题目的设计要求，调速系统一共有两个控制器，它们分别是转速控制器（ASR）和电

《自动控制系统论文设计报告》

班

级：姓 名 ：学 号 ：时 间 ：指 导 老 师：

大 连 海 洋 自 自动化09-1

2012年5月12号 丁丽娜 大 学 信 息 工 动 化 研 究 所

1

程 学

院

双闭环直流电机调速系统设计

摘 要

转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即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。从闭环结构上看，电流环

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本科生毕业设计（论文）

论 文 题 目： 直流电机双闭环调速系统设计 姓 名： 徐震杰 学 院： 电气工程及自动化 专 业： 自动化 班 级 、 学 号： 10电51 10285038 指 导 教 师： 甘良志

江苏师范大学教务处印制

江苏师范大学本科生毕业设计 直流电机双闭环调速系统设计

摘 要

直流调速系统的控制一般都是由转速、电流反馈来完成的，它的静态性能和动态性能都是十分杰出的，正是由于它的这些优点使其使用范围也很广泛。其主要通过晶闸管可控整流电源来调节电源的大小。根据题目的设计要求，调速系统一共有两个控制器，它们分别是转速控制器（ASR）和电

1 绪 论

1.1 直流调速的优点

直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统运行的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。

双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，在设计和调试的过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难，将SIMULINK用于电机系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。同时，MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK，它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强大等优点，成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析，从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。

1.2

直流电机调速电路的设计

一. 课程设计的目的：

通过本课程的学习，学生应具备以下能力：交、直流电路分析计算测量能力；电子线路的分析与应用能力；电子器件的应用能力；常用仪器仪表的使用能力等。同时培养学生严谨的科学作风，为后续专业课的学习和从事工程技术工作奠定坚实的理论和实践基础。 二．设计方案论证： 1． 思路：

电磁调速异步电动机又称滑差电机，它是一种恒转矩交流无级变速电动机。由于它具有调速范围广、速度调节开滑、起动转矩大、控制功率小、有速度负反馈的自动调节系统时机械特性硬度高等一系列优点。直流电动机的调速是由电磁调速异步电动机的 调速控制。电磁异步电动机主要是由主电路，控制电路和保护电路等几大部分组成，改变触发角，改变直流电压，达到调速的目的。 2． 设计方法：

电磁调速异步电动机结构与工作原理

电磁调速异步电动机是由普通鼠笼式异步电动机、电磁滑差离合器和电气控制装置三部分组成。异步电机作为原动机使用，当它旋转时带动离合器的电枢一起旋转，电气控制装置是提供滑差离合器励磁线圈励磁电流的装置。，图2－19是其结构示意图。它包括电枢、磁极和励磁线圈三部分。电枢为铸钢制成的圆筒形结构，它与鼠笼式异步电动机的转轴相连接，俗称主动部分；磁极做成爪形结构

辽 宁 工 业 大 学

单片机与接口技术 课程设计（论文）题目：小直流电机调速控制系统

院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：2014-6-30至2014-7-11

课程设计（论文）任务及评语

院（系）： 教研室： 学 号 课程设计（论文）题目 用0809采样电位器的值，并在显示器上显示，将此信号作为方波占空比，用过0832输出经放大后控制电机转速。 学生姓名 专业班级 小直流电机调速控制系统 课程设计（论文）任务 软件设计：1.拟定调速控制系统图，编程程序流程图2.程序编写 要求： 1、根据题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路,并用计算机绘制出电路原理图以及程序流程图。 2、认真独立完成所规定的设计

*

中山大学研究生学刊 ( 自然科学、医学版 )

第 28 卷第 2 期 J OURNAL OF T H E GRADUAT ES VOL 28 2

2 007 S UN YAT SEN UN I V ER S I TY ( NATU R A L SC I E NC E S 、M E D I C I N E ) 2 007

直流电机调速系统的设计方法探讨

姜 宇 ( 华南理工大学自动化科学与工程学院, 广东 广州 510640)

摘 要: 本文首先介绍了双闭环直流电机调速系统的数学模型, 并为之设置

了具体参数。随后使用经典的控制器设计方法分别对电流环和转速环由内而外

的进行了设计。然后建立了使用现代控制理论的状态空间方法描述的数学模

型。为同时达到渐进跟踪和抑制扰动的目的, 通过引入了内模理论, 将原问题

转化为增广系统的镇定性问题, 从而只需为增广系统配置合适的状态反馈增

益, 这一点可通过特征根配置或者 LQR 方法来实现。接着设计了 H 无穷状态

反馈控制器, 这种方法会产生静差, 但可以不使用积分器。所有的设计方法均

在 M A TL A B /S i m u li n k

《运动控制系统》课程设计指导书

一、课程设计的主要任务

（一）系统各环节选型

1、主回路方案确定。

2、控制回路选择：给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止

环节，调节器锁零电路、电流、电压检测环节、同步变压器接线方式（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。

（二）主要电气设备的计算和选择

1、整流变压器计算：变压器原副方电压、电流、容量以及联接组别选择。 2、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。

3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选

择计算。

4、平波电抗器选择计算。 （三）系统参数计算

1、电流调节器ACR中Ci 、Ri计算。

Rn计算。 2、转速调节器ASR中Cn 、3、动态性能指标计算。

（四）画出双闭环调速系统电气原理图。

使用A1或A2图纸，并画出动态框图和波德图（在设计说明书中）。 二、基本要求

1、使学生进一步熟悉和掌握单、双闭环直流调速系统工作原理，了解工程设计的基本方法和步骤。

2、熟练掌握主电路结构选择方法，主电路元器件的选型计算方法。 3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其整定计算。 4、掌握触发电路的选型、设计方法。 5、掌握同步电压

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中山大学研究生学刊 ( 自然科学、医学版 )

第 28 卷第 2 期 J OURNAL OF T H E GRADUAT ES VOL 28 2

2 007 S UN YAT SEN UN I V ER S I TY ( NATU R A L SC I E NC E S 、M E D I C I N E ) 2 007

直流电机调速系统的设计方法探讨

姜 宇 ( 华南理工大学自动化科学与工程学院, 广东 广州 510640)

摘 要: 本文首先介绍了双闭环直流电机调速系统的数学模型, 并为之设置

了具体参数。随后使用经典的控制器设计方法分别对电流环和转速环由内而外

的进行了设计。然后建立了使用现代控制理论的状态空间方法描述的数学模

型。为同时达到渐进跟踪和抑制扰动的目的, 通过引入了内模理论, 将原问题

转化为增广系统的镇定性问题, 从而只需为增广系统配置合适的状态反馈增

益, 这一点可通过特征根配置或者 LQR 方法来实现。接着设计了 H 无穷状态

反馈控制器, 这种方法会产生静差, 但可以不使用积分器。所有的设计方法均

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直流电机调速测速系统开发

作 者 姓 名 专 业指导教师姓名专业技术职务

通信工程

目 录

摘 要 ................................................................................................................ 1 第一章 绪论 ................................................................................................... 3

1.1引言 .............................................................................................................. 3 1.2直流电机的调速测速系统的发展 ................................