【導(dǎo)讀】產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高和產(chǎn)量的增長，使得越來越多的生產(chǎn)機(jī)械要求能實(shí)現(xiàn)自動調(diào)速。前控制系統(tǒng)已進(jìn)入了計(jì)算機(jī)時代，在許多領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)了智能化控制。直流調(diào)速系統(tǒng)憑借優(yōu)。研究直流調(diào)速系統(tǒng)有著十分必要和重要的意義。程，得出轉(zhuǎn)速及電流的仿真波形并與理想啟動的轉(zhuǎn)速及電流波形做對比。分析并比較開環(huán)，單閉環(huán)和雙閉環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　

【正文】 索，這里把平波電抗器的電感值修訂為 9e3H。 （二） 控制電路的建模和參數(shù)設(shè)定 如上圖 314 所示，轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、電流調(diào)節(jié)器 ACR、速度調(diào)節(jié)器 ASR、限幅器、偏置、反向器、電流反饋環(huán)節(jié)、速度反饋環(huán)節(jié)等。限幅器、偏置電路和反向器的設(shè)置及建模和上一節(jié)的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)一樣。 為區(qū)別上一節(jié)，這里設(shè)置給定環(huán)節(jié)的參數(shù)為 130rad/s。電流反饋系數(shù)設(shè)為 （通過設(shè)置增益模塊，系數(shù)設(shè)為 得到）；速度反饋系數(shù)設(shè)置為 1（在圖中直接連線不標(biāo)明既可得到）。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 314 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型圖 至于雙閉環(huán)的兩個 PI調(diào)節(jié)器這里設(shè)置電流調(diào)節(jié)器 ACR參數(shù)為 Kp 為 2，上下幅值為 [130 130]；速度調(diào)節(jié)器 ASR 參數(shù)設(shè)為 Kp 為 ，上下幅值為 [25 25]。其他的環(huán)節(jié)設(shè)置和上一節(jié)相同或者選擇默認(rèn)值既可。 圖 315 速度調(diào)節(jié)器 ASR 的參數(shù)設(shè)置 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 316 電流調(diào)節(jié)器 ACR 的參數(shù)設(shè)置 雙閉環(huán)系統(tǒng)的仿真 通過對仿真算法的比較實(shí)踐，本次雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真算法選取 ode23s，仿真start time 為 0， stop time 設(shè)為 2，其他的設(shè)置和上一節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)一樣。 （ 1）采用示波器模塊觀察輸出波形：得到的關(guān)于轉(zhuǎn)速、電樞電流、勵磁電流、電磁轉(zhuǎn)矩的仿真波形。其中橫坐標(biāo)表示時間 /s，縱坐標(biāo)分別表示 r/min、 A、 A、 Nm。得到的波形圖 317 所示。 （ 2）采用“ out1”模塊觀察仿真輸出結(jié)果時，要在 Matlab 命令窗口輸入繪圖命令 plot（ tout， yout），可得到關(guān)于電樞電流、給定信號和轉(zhuǎn)速的波形圖 如下圖 318 所示。 從仿真波形圖可以看出，本次仿真結(jié)果很接近理論分析的波形。啟動過程的第一個階段是電流上升階段。圖加給定電壓， ASR 的輸入很大， ASR 的輸出很快就達(dá)到了限幅值，電流也很快上升，接近于它的最大值。第二階段， ASR 飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電流基本保持不變，拖動系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線性增長。第三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到了給定值后。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的給定和反饋電壓平衡，輸入偏差為 0，但由于積分的作用，其輸出還 是很大，所以出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR 輸入端出現(xiàn)了負(fù)偏差電壓，使得 ASR 推出飽和狀態(tài)，進(jìn)入線性調(diào)節(jié)階段。速度保持恒定。仿真的結(jié)果很好的反映了上述的描述。 和單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真波形比較可以看出，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在保持了系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差的優(yōu)點(diǎn)外，還能夠?qū)崿F(xiàn)快速起制動，大大的提高了系統(tǒng)的性能，使得華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 雙閉環(huán)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中更具優(yōu)勢。 圖 317 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真波形圖 圖 318 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真波形圖 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 本章小結(jié) 本節(jié)分別建立了開環(huán)、轉(zhuǎn)速 單閉環(huán)有靜差、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真圖，詳細(xì)的介紹了各個環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)置和 設(shè)置了三個仿真系統(tǒng)的仿真時間、算法等參數(shù)。由建模的過程可以看出，面向控制系統(tǒng)的電氣原理結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行的調(diào)速系統(tǒng)的建模和仿真很簡單。只需要從電力系統(tǒng)工具箱中選取各個模塊，設(shè)置模塊的具體參數(shù)，按照電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建既可。系統(tǒng)的 建模 過程接近實(shí)際系統(tǒng)的搭建過程，而且元件庫的電氣元件能較為全面的反映出 相應(yīng) 的實(shí)際元件的電氣特性，與利用各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)建模具有明顯的優(yōu)勢，因此仿真的結(jié)果更符合實(shí)際。為了使系統(tǒng)能夠得到好的性能，通常要根據(jù)仿真 的結(jié)果來對系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，比如本節(jié)中就平波電抗器的電感值的調(diào)整。本章也可以增加單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的建模和仿真，只要把有靜差的仿真圖中的比例調(diào)節(jié)器換成比例積分調(diào)節(jié)器既可。這里不再介紹。 由仿真得出的結(jié)果可以看出這次的實(shí)驗(yàn)比較成功，都較好的反映了實(shí)際的系統(tǒng)的特性。當(dāng)然，仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際系統(tǒng)之間存在一定的差距，這主要是由于在建模過程中進(jìn)行了簡化處理，忽略了一些不重要的因素。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 4 結(jié)論與展望 通過實(shí)驗(yàn)可知 采用 MATLAB 軟件的 Simulink 模塊 ,可以建立直流調(diào)速系 統(tǒng)的仿真模型 ,方法是可行的 ,仿真的結(jié)果是合理的。該仿真方法可以在直流調(diào)速系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。本文分別對開環(huán)、轉(zhuǎn)速有靜差單閉環(huán)、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。 研究表明開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)簡單，但只適用于對調(diào)速精度要求不高的場合。單閉環(huán)系統(tǒng)盡管明顯優(yōu)于開環(huán)系統(tǒng)，但難以滿足動態(tài)性能要求較高的場合。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個閉環(huán)分別作用在不同的階段、在啟動時主要是電流負(fù)反饋起作用；到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，主要是轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，最終得到理想的轉(zhuǎn)速和控制電流的動態(tài)波形。所以雙閉環(huán)系統(tǒng)不僅調(diào)速精度高而且動態(tài)性能好， 其控制性能明顯優(yōu)于前兩者。 用計(jì)算機(jī)仿真方法研究電路的性能 ,方便、直觀、經(jīng)濟(jì)、有效 ,是進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)的常用方法。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展 ,為應(yīng)用系統(tǒng)的研究提供了強(qiáng)大的工具。以后在計(jì)算機(jī)仿真上，調(diào)速系統(tǒng)的仿真會得到越來越多的應(yīng)用。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 致謝 本文是在向玲導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，整個完成過程都傾注了導(dǎo)師的辛勤汗水和大量的心血。向老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、誨人不倦的精神不斷地教導(dǎo)我，從最初的資料收集，到選題，中期的 Matlab 學(xué)習(xí)和仿真 ，一直到最后的論 文定稿，都得到了向老師的耐心指導(dǎo)和無私幫助。向老師認(rèn)真踏實(shí)的工作作風(fēng)、平易近人的待人態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯孔黠L(fēng)都讓我受益匪淺。在此，向向老師表示由衷的感謝和誠摯的敬意！ 感謝教研室的各位老師和研究生師兄師姐們給予的很多指導(dǎo)和幫助。 感謝圖書館的各位老師 們 ，在查閱文獻(xiàn)資料時給了我很多熱心的幫助。為我取得畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成打下了良好的基礎(chǔ)。 感謝在一起生活和學(xué)習(xí)的同學(xué)們，是同學(xué)之間的相互關(guān)心、相互幫助、使的我在良好的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境中順利完成學(xué)業(yè)。 感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們，他們在我論文的研究和撰 寫期間，給予我很多幫助和啟示，給我營造了一個良好的學(xué)術(shù)氛圍，使我能夠靜下心來搞研究，并取得一定的成績。 在論文即將完成之際，我的心情久久無法平靜。大學(xué)最后的一年里經(jīng)歷了許多，至今想來仍舊歷歷在目，這些都必將作為寶貴的經(jīng)歷伴隨我走完一生。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成給我們四年的大學(xué)生活畫上了句號，從今以后，我們將走出校園，奔赴社會。古人有云 “修身、齊家、治國、平天下 ”，自身的修養(yǎng)與人格的完善是永無止境的。我將銘記各位老師的諄諄教誨，不斷學(xué)習(xí)，努力培養(yǎng)豁達(dá)、樂觀的心胸，磨礪出不屈不撓、堅(jiān)強(qiáng)奮斗的性格。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 參考文獻(xiàn) [1] 寸巧萍．自動控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的仿真技術(shù)應(yīng)用 [J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù) ,2020， 12: 110112. 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