【正文】 葳 .直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的技術(shù)改進(jìn) .起重運(yùn)輸機(jī)械， 2021 (9)： 28～ 30. [9]陳白寧，段智敏，劉文波 .機(jī)電傳動(dòng)控制 .沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社， 2021． 4： 16～ 20. [10]李瑋，趙江，劉建業(yè) .一種實(shí)用的單片機(jī)控制的數(shù)字式調(diào)速系統(tǒng) .吉林化工學(xué) 院報(bào)， 2021， 6(2)： 12～ 14. [11]喬忠良 .全數(shù)字直流調(diào)速裝置及工程應(yīng)用太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 200． 3， (2)12． 15 [12]謝卓輝 .直流調(diào) 速系統(tǒng)的全數(shù)字控制 .湖南大學(xué)優(yōu)秀碩士論文， . [13]陳伯時(shí) .電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1997. [14]鐵才 .電機(jī)控制技術(shù) .啥爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2021， 8～ 9. [15] T． Kara， I． Eker。是他們默默的奮斗在科學(xué)教育的一線，為我們提供了不少的知識(shí)。 在大學(xué)生活的四年中，我得到了許多老師，同學(xué)，師兄師姐的幫助，是老師們辛勤教誨，同學(xué)們的熱心幫助，師兄師姐 的金玉良言，才讓我順利的畢業(yè)。 帶 PI 調(diào)節(jié)器的閉環(huán)直流系統(tǒng)是在比例放大器的閉環(huán)系統(tǒng)的基 礎(chǔ)上，串聯(lián)一個(gè)滯后環(huán)節(jié)， PI 調(diào)節(jié)器中的積分控制可以使系統(tǒng)在無(wú)靜差的情況下恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。調(diào)節(jié)時(shí)間為： 。 查看系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 程序如下 ： k1=。 k2=[ 1]。 s2=tf(k2,d2)。 beta=10^(h/20)。 程序如下： wc=30。) ( 39。 ③ 低頻帶的斜率越陡，增益越高，說(shuō)明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度高。 PID 調(diào)節(jié)器中有比例微分，比例積分和比例積分微分三種類型。 margin(s1)。 [z p k]=tf2zp(num,den) z = Empty matrix: 0by1 p = k = +007 畫(huà)出其根軌跡圖： 程序如下： num=。 由此可見(jiàn)，為了提高穩(wěn)態(tài)精度而增加開(kāi)環(huán)放大系數(shù)時(shí)，就有可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。以便后面的系統(tǒng)仿真分析所用。 ② 通過(guò) Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號(hào)、參數(shù)、屬性，生成模型代碼 。 定點(diǎn)處理 (FixPoint Blocks)模塊工具箱主要是為分析計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)有限對(duì)處理信號(hào)造成的影響而提供的各種 Simulink 模塊，包括定點(diǎn)的算術(shù)運(yùn)算、定點(diǎn)的邏輯運(yùn)算、定點(diǎn)的變換運(yùn)算、定點(diǎn)數(shù)的傳送和定點(diǎn)數(shù)的聯(lián)接。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。 Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。開(kāi)放性也許是 MATLAB 最受人們歡迎的特點(diǎn)。 MATLAB 包含兩個(gè)部分：核心部分和各種可選的工具箱。例如，在 MATLAB 里，用戶無(wú)需對(duì)矩陣預(yù)定義就可使用。 Ax=b,其中： A= 32 13 45 67 23 79 85 12 43 23 54 65 98 34 71 35 b= 1 2 3 4 解為： x=A\b。 具有 FORTRAN 和 C 等高級(jí)語(yǔ)言知識(shí)的讀者可能已經(jīng)注意到，如果用 FORTRAN 或 C 語(yǔ)言去編寫(xiě)程序，尤其當(dāng)涉及矩陣運(yùn)算和畫(huà)圖時(shí)，編程會(huì)很麻煩。 MATLAB用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了 C 和 FORTRAN 語(yǔ)言的冗長(zhǎng)代碼。 時(shí)至今日，經(jīng)過(guò) MathWorks 公司的不斷完善， MATLAB 已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平 臺(tái)的功能強(qiáng)大大大型軟件。 0 版。 在 MATLAB 進(jìn)入市場(chǎng)前，國(guó)際上的許多軟件包都是直接以 FORTRANC 語(yǔ)言等編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué) ,工程中常用的形式十分相似 ,故用 MATLAB 來(lái)解算問(wèn)題要比用 C,FORTRAN 等語(yǔ)言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多 . 當(dāng)前流行的 MATLAB 三十幾種工具包 (Toolbox).工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包 .功能工具包用來(lái)擴(kuò)充 MATLAB 的符號(hào)計(jì)算 ,可視化建模仿真 ,文字處理及實(shí)時(shí)控制等功能 .學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包 ,控制工具包 ,信號(hào)處理工具 包 ,通信工具包等都屬于此類 。 （ 2）特點(diǎn) ① 輸出電壓取決于輸入量對(duì)時(shí)間的積累過(guò)程，而且還和初始值有關(guān)。 一、比例 積分調(diào)節(jié)器 1． 比例（ P）調(diào)節(jié)器 電路如圖 15a 所示。直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降是由電樞回路中電樞電阻 RΣ 壓降引起的，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)后這個(gè)壓降并沒(méi)有改變。 當(dāng)放大器為比例調(diào)節(jié)器時(shí)，觸發(fā)器的控制電壓 Uk整流平均電壓 Ud0由偏差量Δ U決定，如果穩(wěn)態(tài)誤差為零，則Δ U=0，因而 Uk、 Ud0均為零，電動(dòng)機(jī)就不可能旋轉(zhuǎn)。 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)當(dāng)給定輸入信號(hào)一定時(shí)，經(jīng)過(guò)觸發(fā)電路控制晶閘管整流電路，使交流電源整流出直流電 壓 Udo 也是恒定的，電動(dòng)機(jī)就以恒定的速度旋轉(zhuǎn)。 形式：?jiǎn)蜗嗾麟娐泛腿嗾麟娐贰? （ 1） 調(diào)速 在一定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)有級(jí)或無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。早在 20 世紀(jì) 4年代，采用電動(dòng)機(jī) — 發(fā)電機(jī)機(jī)組（又稱放大機(jī)控制的發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)組系統(tǒng)）向直流電動(dòng)機(jī)供電。近年來(lái)，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，而直流調(diào)速系統(tǒng)在理論和實(shí)踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來(lái)看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 由此可見(jiàn)，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種： （ 1）改變電樞電壓 —— 調(diào)壓調(diào)速。其主要缺點(diǎn)是污染環(huán)境，危害人體健康。 （ 3） 良好的起、制動(dòng)性能 對(duì)于頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求盡可能快地加、減速，以提高生產(chǎn)效率。晶閘管觸發(fā)脈沖電路主要形式有單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波觸發(fā)電路、鋸齒波觸發(fā)電路等。 ①轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差直流調(diào)速系統(tǒng) 基本原理 圖 12為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 共 36頁(yè) 根據(jù)上述關(guān)系式，得到系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)框圖如圖 13所示。由于這種自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，每增加一點(diǎn)負(fù)載，就相應(yīng)提高一點(diǎn)整流電壓，也就改變一條開(kāi)環(huán)機(jī)械特性。 ② 輸出量立即響應(yīng)輸入量的變化。 （ 1）輸入與輸出關(guān)系 010010 1 UdtUCRURRU ii ????? ? 其中 U01為初始值 輸入與輸出特性曲線如圖 18b 所示。 到 70 年代后期 ,身為美國(guó) New Mexico 大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的 Cleve Moler,在給學(xué)生講授線性代數(shù)課程時(shí) ,想教學(xué)生使用 EISPACK和 LINPACK程序庫(kù) ,但他發(fā)現(xiàn)學(xué)生用 FORTRAN 編寫(xiě)接口程序很費(fèi)時(shí)間 ,于是他開(kāi)始自己動(dòng)手 ,利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生編寫(xiě) EISPACK 和 LINPACK 的接口程序 .Cleve Moler 給這個(gè)接口程序取名為MATLAB,該名為矩陣 (matrix)和實(shí)驗(yàn)室 (labotatory)兩個(gè)英文單詞的前三個(gè)字母的組合 .在以后的數(shù)年里 ,MATLAB在多所大 學(xué)里作為教學(xué)輔助軟件使用 ,并作為面向大眾的免費(fèi)軟件廣為流傳 。在 MATLAB 問(wèn)世不久的 80 年代中期，原先控制領(lǐng)域里的一些軟件包紛 紛被淘汰或在 MATLAB 上重建。 MATLAB 5。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門， MATLAB被廣泛用于科學(xué)研究和解決各種具體問(wèn)題。 1）。解線性方程的麻煩在于要對(duì)矩陣的元素作循環(huán)，選擇穩(wěn)定的算法以及代碼的調(diào)試動(dòng)不容易。更為難能可貴的是， MATLAB 甚至具有一定的智能水平，比如上面的解方程， MATLAB 會(huì)根據(jù)矩陣的特性選擇方程的求解方法，所以用戶根本不用懷疑 MATLAB 的準(zhǔn)確性。在 FORTRAN 和 C 語(yǔ)言里，繪圖都很不容易，但在 MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡(jiǎn)單。功能性工具箱主要用來(lái)擴(kuò)充其符號(hào)計(jì)算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互功能。在這個(gè)環(huán)境中，用戶可以利用鼠標(biāo)或鍵盤，完成面向框圖系統(tǒng)仿真的全部過(guò)程，并且更加直觀、快速和準(zhǔn)確地達(dá)到仿真的目標(biāo)。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。 (3)輸入輸出信號(hào)來(lái)源形式的多樣化。第一階段是用圖形方式來(lái)畫(huà)結(jié)構(gòu)圖并進(jìn)行編輯；第二 階段是進(jìn)行運(yùn)算仿真。 ⑤ 使用定步長(zhǎng)或變步長(zhǎng)運(yùn)行仿真，根據(jù)仿真模式 (Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來(lái)決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯 C 代碼的形式來(lái)運(yùn)行模型 。 m2， 設(shè)測(cè)速發(fā)電機(jī)的參數(shù)：永磁式， ， 110v,， 1900r/min； 生產(chǎn)機(jī)械要求調(diào)速范圍 D=10， S5%。所以，該閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度不會(huì)太高，這是系統(tǒng)存在的第一個(gè)問(wèn)題。 rlocus(s1) 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 23 頁(yè) 共 36頁(yè) 由圖可知系統(tǒng)的 s 平面有極點(diǎn)位于右半平面， 系統(tǒng)不穩(wěn)定 。 s1=tf(num,den)。在隨動(dòng)系統(tǒng)中，快速性是主要要求，須采用 PD 或 PID，本系統(tǒng)要求以動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度為主，所以采用 PI 調(diào)節(jié)器。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 28 頁(yè) 共 36頁(yè) 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 串聯(lián)遲后校正設(shè)計(jì)步驟： ⑴ 根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開(kāi)環(huán)增益 k； ⑵ 利用已確定的開(kāi)環(huán)增益，畫(huà)出未校正系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性，確定未校正系統(tǒng)的 Wc， r 和 h（ dB）。)ccW? 在確定 39。 na=polyval(k0,j*wc)。 Gc=tf([T 1],[bt 1]) 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 29 頁(yè) 共 36頁(yè) Transfer function: s + 1 s + 1 取 PI 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： 0 .3 3 3 3 1() 8 .2 0 6pi sWs s?? 根據(jù)其畫(huà)出伯德圖進(jìn)行分析可得： 程序如下： k1=。但快速性有影響太大，以致快速性不能滿足要求 用 simulink 仿真： Simulink仿真模型圖 輸出示波器 圖形 從圖中可知：轉(zhuǎn)速啟動(dòng)較慢，快速性達(dá)不到要求，于是減小調(diào)節(jié)器的積分作用，將調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)改設(shè)為： 0 .0 3 3 3 3 1() 0 .8 2 0 6pi sWs s??。 sope=s1*s2。 k2=[ 1]。 由 ?? ? ? 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 35 頁(yè) 共 36頁(yè) 可得： 0 .0 3 3 3 3 0 .0 4 1 5 20 .8 0 2 6piK ?? 而 10 0 . 0 4 1 5 2 4 0 1 . 6 6 0 8piR K R k k? ? ? ? ? ?，取 1R =2k? 300 . 8 0 2 61 1 0 2 0 . 0 6 540C f fR? ??? ? ? ?，取 1C? 20 f? 物理實(shí)體模型仿真 ： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 36 頁(yè) 共 36頁(yè) 結(jié) 論 本文通過(guò)計(jì)算和 MATLAB 仿真比較 了開(kāi)環(huán)直流電機(jī)調(diào)速，帶比例放大器的閉環(huán)直流調(diào)速以及帶 PI 調(diào)節(jié)器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的