【正文】 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 學(xué) 院 自動化學(xué)院 專 業(yè) 自動化 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 負(fù)責(zé)教師 沈陽航空航天大學(xué) 20xx年 6 月 I 摘 要 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)晶閘管的特性，通過調(diào)節(jié) 控制角α大小來調(diào)節(jié)電壓。 基于設(shè)計題目，直流電動機(jī)調(diào)速控制器選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路。在設(shè)計中調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用了三相全控橋整流電路來供電。本文首先確定整個設(shè)計的方案和 框圖。然后確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)計，同時對其參數(shù)的計算，包括整流變壓器、晶閘管、電抗器和保護(hù)電路的參數(shù)計算。接著驅(qū)動電路的設(shè)計包括觸發(fā)電路和脈沖變壓器的設(shè)計。最后，即本文的重點(diǎn)設(shè)計直流電動機(jī)調(diào)速控制器電路， 本文采用 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為對象來設(shè)計直流電動機(jī)調(diào)速控制器。 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，二者之間實行嵌套聯(lián)接。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱做外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電 流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 先確定其結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計各元部件，并對其參數(shù)的計算，包括給定電壓、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、檢測電路、觸發(fā)電路和穩(wěn)壓電路的參數(shù)計算然后最后采用 MATLAB/SIMULINK對整個調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，最后畫出了調(diào)速控制電路電氣原理圖。 關(guān)鍵詞 ： 雙閉環(huán)； 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；電流調(diào)節(jié)器 II Double closed loop dc speed control system design and simulation Abstract The electric drive automatic control system is transforms the electrical energy the mechanical energy the installment, it widely is applied in produces the machinery to need generally the power the situation, is also widely applied in the precision machinery and so on needs the high performance electric drive in the equipment, with controls the position, the speed, the acceleration, the pressure, the tensity and the torque and so this article elaborates is “ the rotational speed, the electric current double closed loop cocurrent velocity modulation system rephrases in own words the single closed loop cocurrent velocity modulation system39。s main circuit design and the research” . The main circuit design is rests on the thyristor electric motor (VM) the system position, Its system by rectification transformer TR, the thyristor rectification speeder, flat wave reactor L and the electric motor power set and so on is posed. After rectification transformer TR and the thyristor rectification speeder39。s function is the alternating current rectification which, inputs turns the direct current。 The flat wave reactor L function is causes the output the direct current to be smoother。 The electric motor power set provides the threephase AC power source. Key words: directcurrent velocity modulation thyristor double closed loop III 符 號 表 n 轉(zhuǎn)速 r/min ST 滯后時間常數(shù) s U 電壓 V ? 積分時間常數(shù) s I 電流 A eC 電動勢系數(shù) V?min/r R 電阻 ? ? 勵磁磁通 Wb sK 晶閘管整流器放大系數(shù) L 主電路電感 H lT 電磁時間常數(shù) s mT 機(jī)電時間常數(shù) s IV 目 錄 1 緒論 ................................................................. 1 任務(wù)背景 .......................................................... 1 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)介紹 ............................................ 1 調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計 .................................................. 2 2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路設(shè)計 ........................................... 5 晶閘管 — 電動機(jī)主電路的設(shè)計 ........................................ 5 主電路設(shè)計 .................................................... 5 主電路參數(shù)計算 ................................................ 6 轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計 ............................................ 7 電流調(diào)節(jié)器 .................................................... 7 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ................................................... 10 轉(zhuǎn)速檢測和電流檢測的電路設(shè)計 ..................................... 12 3 常規(guī) PID 控制設(shè)計及仿真 .............................................. 13 常規(guī) PID 控制器理論 ............................................... 13 系統(tǒng)仿真 ......................................................... 14 4 模糊控制器設(shè)計及仿真 ................................................ 20 模糊控制基本理論 ................................................. 20 模糊化 ....................................................... 20 模糊控制規(guī)則 ................................................. 21 模糊推理 ..................................................... 21 模糊判決 ..................................................... 22 模糊控制器設(shè)計 ................................................... 22 常規(guī)模糊 PID 控制 +積分環(huán)節(jié)（ I）控制 ........................... 23 運(yùn)用模糊 PID 控制對雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真 ..................... 23 5 調(diào)速系統(tǒng)的性能比較 .................................................. 29 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)與雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的比較 ..................... 29 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的分析與設(shè)計 ............................... 29 V 轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真 ................................... 30 圖 54 電動機(jī)電流的仿真結(jié)果 ........................................ 31 單閉環(huán)與雙閉環(huán)的性能比較 ..................................... 32 常規(guī) PID 控制與模糊 PID控制的比較 ................................. 33 經(jīng)濟(jì)價值分析 ..................................................... 34 參考文獻(xiàn) .............................................................. 35 致 謝 ................................................................ 36 沈陽航空航 天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 任務(wù)背景 自 7O 年代以來，國內(nèi)外在電氣傳動領(lǐng)域內(nèi)，大量地采用了“晶閘管直流電動機(jī)調(diào)速”技術(shù)。盡管當(dāng)今功率半導(dǎo)體變流技術(shù)已有了