【導(dǎo)讀】程設(shè)計方法[1]，利用MATLAB軟件，對直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和系統(tǒng)仿真的研究。1）概念清楚、易懂。2）計算公式簡明、好記。3）不僅給出參數(shù)計算公式，而且指明參數(shù)調(diào)節(jié)方向。4）能考慮飽和非線性控制的情況，同時給出簡單的計算公式。5）適合于各種可以簡化成典型系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)[2]。并且通過對兩種典型的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，從而更好地。Keywords:DCmotor,doubleclosedloop，MATLAB，Simulation，V-M，PWM-M，

　　

【正文】 節(jié)器選用 PI 調(diào)節(jié)器 ，其傳遞函數(shù)為 ）（）（ s 1sKs1KsW iiipiAC R ??? ???? ??? s 2 . 50 . 0 20 . 2 2 9332 1 . 80 . 0 4 2K2T RK Siipi ???? ??? ? ??? ?l? 0. 01 682. 50. 04 2Kpii ??? 5 9 .5 20 .0 4 22 .5K ipi ??? 2500 . 0 0 22 12T1K il ???? ? 2)轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計 為加快轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)速度，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計，并選中頻段寬度 5h? ，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 s1KKs 1sKsW npnpnnnpnA S R ????? ??? ）（）（ 0 . 0 0 90 . 0 0 oiin ?????? ?? 0 .0 4 50 .0 0 95hT nn ???? ?? 9 1 . 0 0 90 . 0 1 1 41 . 0 2 2 TC1hK n mepn ??????? ??? ?）（ 0. 02 351. 91 50. 04 5K pnn ??? 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 29 4 2 .5 60 .0 4 51 .9 1 5K npn ??? 1 4 8 1 . 4 80 . 0 0 91506T 12h 1hK 22 n2 ?????? ? 0 . 0 4 0 6/ 1 5 0 00 . 0 1 1 40 . 0 0 90 . 1 3 2 71 . 81 7 . 5020 . 8 1 22/nTTC RIZCC2 *mneNbm a xn???????? ??）（）（）（）（）（ ?? PWMM 系統(tǒng)建模仿 真 （ 1）動態(tài)結(jié)構(gòu)仿真 1)MATLAB 動態(tài)結(jié)構(gòu)仿真圖 圖 MATLAB 動態(tài)結(jié)構(gòu)仿真圖 2)設(shè)定模型仿真參數(shù) 仿真參數(shù)采用 ode45，仿真時間 10s，電動機(jī)空載起動，起動 后突加額定負(fù)載。 3)啟動仿真并觀察結(jié)果。 比較動態(tài)結(jié)構(gòu)仿真圖和虛擬仿真圖的仿真曲線，可以看出，由于動態(tài)結(jié)構(gòu)仿真圖只是由簡單的數(shù)學(xué)模型搭建起來，其中很多數(shù)據(jù)、模塊做了相似處理，使得仿真結(jié)果曲線存在一定的不同。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 30 圖 PWMM 動態(tài)結(jié)構(gòu)仿真曲線 （ 2） 虛擬模型仿真，如圖 。 圖 PWMM 直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模 型 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 31 圖 PWM 模塊 圖 ASR 模塊 圖 ACR 模塊 （ 3） 仿真結(jié)果分析， PWMM 直流調(diào)速系統(tǒng)仿真曲線圖如圖 414（ a)(b)(c)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 32 圖 （ a)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線 比較 和 （ a）圖中的轉(zhuǎn)速曲線，可以看出 直流雙閉環(huán)系統(tǒng)虛擬實驗或仿真可以根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行，也可以用 SimPower Systems 的模塊來建立，從而建立虛擬實驗。虛擬實驗和依據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行仿真的不同，在于主電路，后者直流脈寬調(diào)制和電動機(jī)使用傳遞函數(shù)來表示，前者的直流脈寬調(diào)制和 電動機(jī)是使用 SimPower Systems 的模塊，而控制部分相同，但也有不少差異之處。 圖 4,14（ b）電流響應(yīng)曲線 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 33 圖 （ c)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線 從仿真結(jié)果可以看到，電動機(jī)的啟動經(jīng)歷了電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速超調(diào)后的調(diào)節(jié)三個階段。與該電動機(jī)的開環(huán)系統(tǒng)相比較，電動機(jī)啟動電流大幅度下降，電流環(huán)發(fā)揮了調(diào)節(jié)作用使最大電流限制在設(shè)定的范圍內(nèi)。在 時突加額定負(fù)載后，電動機(jī)電流上升、轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)過 左右時間的調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速恢復(fù)到給定值。 由于 PWM調(diào)速系統(tǒng)中的功放元件工作在開關(guān)狀態(tài) ,且開關(guān)頻率高 ,故與 VM系統(tǒng)相比具有下列優(yōu)點 : （ 1）電樞電流易連續(xù) ,系統(tǒng)低速性能好 ,調(diào)速范圍寬 。 （ 2）系統(tǒng)頻帶寬 ,快速性好 ,動態(tài)抗干擾能力強(qiáng) 。 （ 3）主電路器件開關(guān)損耗小 ,裝置效率高。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 34 第五章 總結(jié)與展望 本畢業(yè)設(shè)計的課題雖然簡單，但是為了加大本課題的廣度與深度，我參考并設(shè)計了與雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)的課題，這其中包括簡單的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，即單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)、單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)、帶電流截止負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)、 VM直流調(diào)速系統(tǒng)、 PWMM直流調(diào)速系統(tǒng)等 5 種。 本畢業(yè)設(shè)計通過利用 MATLAB/ Simulink 仿真工具對直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，我們可以非常直觀地觀察電動機(jī)電流和轉(zhuǎn)速響應(yīng)情況進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)分析 [21]。 為了深入地分析控制原理在直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 , 我對從簡單閉環(huán)系統(tǒng)到脈寬調(diào)制 (PWM) 系統(tǒng)等 5 種直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真對比實驗 , 并作出了分析比較。并且從仿真結(jié)果我們可以得到，雙閉環(huán)系統(tǒng)比單閉環(huán)系統(tǒng)在快速性和穩(wěn)定性方面都有所提高 。脈寬調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速范圍、穩(wěn)定性方面有一定的優(yōu)勢 [22]。 此次畢業(yè)設(shè)計讓我受益良多。不僅在理論上讓我更加能夠熟練地運用 MATLAB 仿真軟件，更是在實 踐中讓我對雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性得到深刻的體會。將理論付諸實踐，以實踐檢驗理論。這是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的，我為自己能夠完成這次畢業(yè)設(shè)計感到開心、驕傲。 本畢業(yè)設(shè)計雖然只是一個小小的課題，但是它對我的未來意義深遠(yuǎn)。我不僅從此次畢業(yè)設(shè)計中培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力，更是讓我對本專業(yè)的知識理解和能力運用達(dá)到了新的高度。不僅只是將知識從書本中提取出來運用到實踐中這么簡單，更是讓我對未來的工作與生活有了更進(jìn)一步的展望。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中運用廣泛，它可以充分利用直流電動機(jī)的過載能力，使得電動機(jī)在起動過程中 以接近最大允許電流運行，且電流內(nèi)環(huán)對系統(tǒng)也進(jìn)行了改造，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能。 我相信在未來的生活中，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仍會占據(jù)很大的地位。 為了實現(xiàn)高動態(tài)性性能的直流電動機(jī)速度控制系統(tǒng)，必須研究轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)的直流電動機(jī)速度控制系統(tǒng)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 35 致 謝 為期三個月的畢業(yè)設(shè)計，讓我獲益匪淺。在這里，我要衷心的感謝我的導(dǎo)師張貞艷老師。張老師深厚的理論基礎(chǔ)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，敏捷的思維，執(zhí)著的敬業(yè)精神，深深地影響和激勵著我。在整個論文完成過程中，老師始終悉心的指導(dǎo)，指出我的不足，使我把論文圓滿完成。謹(jǐn)在此向老師 致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 感謝宿遷學(xué)院以及南京工程學(xué)院的老師們在這四年里不僅在專業(yè)知識的學(xué)習(xí)上給予我莫大的幫助，更感謝他們教給我為人處事的道理。在這四年大學(xué)里，正是由于諸多老師的關(guān)心和教育，我在專業(yè)理論知識和實踐方面都有更大的提高，為以后走向工作崗位打下基礎(chǔ)。 而且我要衷心感謝我的父母，是他們給予我無私的關(guān)愛和無限的支持。他們的思念和期望一直是我前進(jìn)的動力。我會為了他們，更為了我自己好好地學(xué)習(xí)、工作，為建設(shè)美好生活和幸福家園而奮斗。 最后，謹(jǐn)向在百忙中抽出寶貴時間來評審本論文的各位專家、老師致以誠摯的感 謝。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 36 參考文獻(xiàn) [1]Guoliang Zhong ,Design of the Closed Loop Speed Control System for DC Motor Computer and Information Science February, 20xx [2]邵雪卷 張井崗 趙志誠 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的研究 [J]電氣電子教學(xué)學(xué)報 20xx,30（ 1） [3]翁劍楓 MATLAB LabView SystemView 仿真技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx 年 [4]潘曉晟 MATLAB 電機(jī)仿真精華 50 例 電子工業(yè)出版社 20xx 年 [5]陳濤 鄭文婧 胡淮浦 基于 MATLAB/Simulink的模糊 PID雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速 中國科技信息 China Science and Technology Information 20xx 年 06 期 [6]陳群 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其動態(tài)仿真 [J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì) .20xx(22) [7]王鑫 張麗鈴《轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計》 SCIENCE amp。 TECHNOLOGY INFORMATION 20xx 年第 1 期 [8]王忠禮 段慧達(dá) 高玉峰《 MATLAB 應(yīng)用技術(shù)在電氣工程與自動化專業(yè)中的應(yīng)用》清華大學(xué)出版社 [9]王耀德《交直流電力拖動控制系統(tǒng)》機(jī)械工業(yè)出版社 [10]常萬倉 杜翠靜 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計與仿真 [A] 第十三屆 中國科協(xié)年會第 10分會場 節(jié)能減排戰(zhàn)略與測控技術(shù)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集 [C]. 20xx [11]ZHAO Yao, DING Longhan. Intelligent control of parallel doubleloop DC motor speed control systems[J]. Proceedings of the 3thWorld Congress on Intelligent Control and Automation 20xx (7)． [12]黃忠霖 黃京《電力電子技術(shù)的 MATLAB 實踐》國防工業(yè)出版社 [13]周天平 劉穎慧．全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)在軋制工藝過程中的應(yīng)用 [J] 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新 20xx,21（ 4）： 156157 [14]陳伯時《電力拖動自動控制系統(tǒng)》機(jī)械工業(yè)出版社 [15]陳伯時《電力拖動自動控制系統(tǒng) —— 運動控制系統(tǒng)》機(jī)械工業(yè)出版社 [16]周曉寧 雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的研究 第五屆 ABB 杯全國自動化系統(tǒng)工程師論文大賽論文集 [17]顧春雷 陳中《電力拖動自動控制系統(tǒng)與 MATALB 仿真》清華大學(xué)出版社 [18]陳伯時《電力拖動自動控制系統(tǒng)》機(jī)械工業(yè)出版社 [19]韋建德 基于 PWM 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 海南師范大學(xué)學(xué)報 第 23 卷第 4 期 [20]逢海萍 PWM 直流調(diào)速系統(tǒng)與 VM 直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)比較山東建材學(xué)院學(xué)報 第 9卷第 4 期 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說 明書 37 [21]姬宣德 韓英 李廣宏 基于 matlab 的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與仿真 礦山機(jī)械 Mining amp。 Processing Equipment 20xx 年 09 期 [22]董璇 都洪基 郭新紅 基于 Simulink 的直流調(diào)速系統(tǒng)仿真及參數(shù)優(yōu)化 電力自動化設(shè)備 Electric Power Automation Equipment 20xx 年 02 期