【正文】 x = x = x = x = x = x = x = x = x = x = x = x = x = x = 從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉特性，由圖32（c）可以看出，采用I型系統(tǒng)就夠了。若把給定濾波和反饋濾波同時等效地移到環(huán)內(nèi)前向通道上，再把給定信號改成Ui*(s)/β,則電流環(huán)等效成單位負反饋系統(tǒng),如下圖32（b）所示。 轉速的變化往往比電流變化慢得多，對電流環(huán)來說，反電動勢是一個變化較慢的擾動，在按動態(tài)性能設計電流環(huán)時，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，忽略反電動勢對電流環(huán)作用的近似條件是 （31）式中ωci—電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率在按動態(tài)性能設計電流環(huán)時，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，即DE≈0。這樣，經(jīng)過小慣性環(huán)節(jié)的近似處理后，電流環(huán)的控制對象是一個雙慣性環(huán)節(jié)，要將其設計成典型Ⅰ型系統(tǒng)，同理，經(jīng)過小慣性環(huán)節(jié)的近似處理后，轉速環(huán)的被控對象形式為W（s）=K/s(Ts+1)如前所述，轉速環(huán)應設計成Ⅱ型系統(tǒng)，所以轉速調節(jié)器也就設計成PI型調節(jié)器。至于轉速環(huán)，穩(wěn)態(tài)無靜差是最根本的要求， 所以轉速環(huán)通常設計為Ⅱ型系統(tǒng)。 而典型Ⅱ型系統(tǒng)的超調量相對要大一些而抗擾性能卻比較好。在這里，首先設計電流調節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作是轉速調節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設計轉速調節(jié)器。第三章 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的調節(jié)器設計雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的實際動態(tài)結構圖如下圖31，它與前述的圖29不同之處在于增加了濾波環(huán)節(jié)，包括電流濾波、轉速濾波和兩個給定信號的濾波環(huán)節(jié)。 ( 212)上式描述的靜特性是圖26中的AB段，它是垂直的特性。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)。這就是靜特性的運行段，它是水平的特性。由于ASR不飽和，U*iU*im，從上述第二個關系式可知：IdIdm。實際上，在正常運行時，電流調節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。只要調節(jié)器輸入端的反饋信號不等于給定信號，調節(jié)器的輸出就會發(fā)生變化。a一轉速反饋系數(shù)， 一電流反饋系數(shù)圖27雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構在穩(wěn)態(tài)運行時．兩個調節(jié)器都不飽和。決定了電流給定電壓的最大值；電流調節(jié)器ACR的輸出Ucm限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm。圖24直流電機動態(tài)結構圖電流轉速兩個調節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的。Tm= GD2R/375CeCm：電力拖動系統(tǒng)機電時間常數(shù)，單位為s。電流和轉速反饋系數(shù)分別為 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)分析額定勵磁下他勵直流電動機的等效電路圖如圖23所示。雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖．如圖25所示。這樣就形成了轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。 為了實現(xiàn)轉速和電流兩種負反饋分別起作用,在系統(tǒng)中設置了兩個調節(jié)器,分別調節(jié)轉速和電流,再用電流調節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。第四章：通過利用MATLAB中的SUMLINK軟件依次按：建模、設置參數(shù)確切的得出了轉速、電流環(huán)的反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真模型并進行了結果分析。第二章：基于直流調速系統(tǒng)介紹了雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的工作原理，并分析調速系統(tǒng)動、靜態(tài)。因此，直流調速系統(tǒng)的應用研究具有實際意義。由于直流電動機具有極好的運行性能和控制特性，在我國許多工業(yè)部門，如軋鋼，礦山采掘，海洋鉆探，金屬加工，紡織等場合仍然占有重要地位。 論文的內(nèi)容安排及主要工作 直流電動機的調速性能很好，起動轉矩較大，特別是調速性能為交流電動機所不及的，因此，在對電動機的條隨性能和起動性能要求較高的生產(chǎn)機械上面，大都使用直流電動機進行拖動。為此本論文對雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)進行MATLAB仿真與研究。工程設計方法的基本思路是先選擇調節(jié)器的結構，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時滿足所需要的穩(wěn)態(tài)精度；再選擇調節(jié)器的參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標。本設計利用階次優(yōu)化的原理對系統(tǒng)的工程設計方法進行了分析。因此需要找到一種更優(yōu)的控制參數(shù)來改進直流調速系統(tǒng)的控制效果。目前，國內(nèi)許多大專院校、科研單位和廠家也都在開發(fā)全數(shù)字直流調速裝置。我國現(xiàn)在大部分數(shù)字化控制直流調速裝置依靠進口。隨著新型電力半導體器件的發(fā)展，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）具有開關速度快、驅動簡單和可以自關斷等優(yōu)點，克服了晶閘管的主要缺點。目前，晶閘管供電的直流調速系統(tǒng)在我國國民經(jīng)濟各部門得到廣泛的應用。國外主要電氣公司如瑞典的ABB公司、德國的西門子公司、AEG公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國的CE公司、西屋公司等，均已經(jīng)開發(fā)出多個數(shù)字直流調速裝置，有成熟的系列化、標準化、模板化得應用產(chǎn)品。為了適應時代的發(fā)展，現(xiàn)有的電動機控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網(wǎng)絡化，信息化，模糊化的 方向不斷前進。所以應用先進的控制算法，開發(fā)數(shù)字化智能運動控制系統(tǒng)將成為新一代運動控制系統(tǒng)設計的發(fā)展方向。永磁材料技術的突破與微電子技術的結合又產(chǎn)生了一批新型的電動機，如永磁直流電動機，交流伺服電動機，超聲波電動機等。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法得以實現(xiàn)。其中，電動機控制策略的模擬實現(xiàn)正逐漸退出歷史舞臺，而采用微處理器，通用計算機，F(xiàn)PGA/CPLD,DSP控制器等手段構成的數(shù)字控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。變頻技術和脈寬調制技術已成為電動機控制的主流技術。隨著計算機，微電子技術的發(fā)展以及新型電力電子功率器件的不斷涌現(xiàn)，電動機的控制策略也發(fā)生了深刻的變化。隨著現(xiàn)代化不發(fā)的加快，人們生活水平的不斷提高，對自動化的需求也越來越高，直流電動機應用領域也不段擴大。微機的應用是直流電氣傳動控制系統(tǒng)趨向于數(shù)字化，智能化，極大地推動了電氣傳動的發(fā)展。以上技術的應用，使直流調速系統(tǒng)的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大，直流調速技術不斷發(fā)展。從20世紀80年代中后期起，以晶閘管整流裝置取代了以往的直流發(fā)電機電動機機組及水銀整流裝置，使直流電氣傳動完成一次大的躍進。第四，1957年世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它交流元件相比，晶閘管具有許多獨特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調速系統(tǒng)立即顯示出強大的生命力由于它具有體積小、響應快、工作可靠、壽命長、維修簡便等一系列有點，采用晶閘管供電，不僅是直流調速系統(tǒng)經(jīng)濟指標上和可靠性有所提高，而且在技術性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。第三，自出現(xiàn)汞弧交流器后，利用汞弧交流器代替上述發(fā)電機、電動機系統(tǒng)不能比擬的。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機—電動機（也稱為旋轉交流組），配合采用磁放大器、電機擴大機、闡流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調速性能，如有較寬的調速范圍（十比一至數(shù)十比一)、較小的轉速變化率和調速平滑等，特別是當電動機減速時，可以通過發(fā)電機非常容易地將電動機軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動特性，另一方面又可以減少能量的損耗，提高效率。目前，國內(nèi)許多大專院校、科研單位和廠家也都在開發(fā)全數(shù)字直流調速裝置。我國現(xiàn)在大部分數(shù)字化控制直流調速裝置依靠進口。具有開關速度快、驅動簡單和可以自關斷等優(yōu)點，克服了晶閘管的主要缺點。目前，晶閘管供電的直流調速系統(tǒng)在我國國民經(jīng)濟各部門得到廣泛的應用。國外主要電氣公司如瑞典的ABB公司、德國的西門子公司、AEG公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國的CE公司、西屋公司等，均已經(jīng)開發(fā)出多個數(shù)字直流調速裝置，有成熟的系列化、標準化、模板化得應用產(chǎn)品。為了適應時代的發(fā)展，現(xiàn)有的電動機控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網(wǎng)絡化，信息化，模糊化的 方向不斷前進。所以應用先進的控制算法，開發(fā)數(shù)字化智能運動控制系統(tǒng)將成為新一代運動控制系統(tǒng)設計的發(fā)展方向。永磁材料技術的突破與微電子技術的結合又產(chǎn)生了一批新型的電動機，如永磁直流電動機，交流伺服電動機，超聲波電動機等。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法得以實現(xiàn)。其中，電動機控制策略的模擬實現(xiàn)正逐漸退出歷史舞臺，而采用微處理器，通用計算機，F(xiàn)PGA/CPLD,DSP控制器等手段構成的數(shù)字控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。變頻技術和脈寬調制技術已成為電動機控制的主流技術。隨著計算機，微電子技術的發(fā)展以及新型電力電子功率器件的不斷涌現(xiàn)，電動機的控制策略也發(fā)生了深刻的變化。隨著現(xiàn)代化不發(fā)的加快，人們生活水平的不斷提高，對自動化的需求也越來越高，直流電動機應用領域也不段擴大。微機的應用是直流電氣傳動控制系統(tǒng)趨向于數(shù)字化，智能化，極大地推動了電氣傳動的發(fā)展。以上技術的應用，使直流調速系統(tǒng)的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大，直流調速技術不斷發(fā)展。從20世紀80年代中后期起，以晶閘管整流裝置取代了以往的直流發(fā)電機電動機機組及水銀整流裝置，使直流電氣傳動完成一次大的躍進。第四，1957年世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它交流元件相比，晶閘管具有許多獨特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調速系統(tǒng)立即顯示出強大的生命力由于它具有體積小、響應快、工作可靠、壽命長、維修簡便等一系列有點，采用晶閘管供電，不僅是直流調速系統(tǒng)經(jīng)濟指標上和可靠性有所提高，而且在技術性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。第三，自出現(xiàn)汞弧交流器后，利用汞弧交流器代替上述發(fā)電機、電動機系統(tǒng)不能比擬的。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機—電動機（也稱為旋轉交流組），配合采用磁放大器、電機擴大機、闡流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調速性能，如有較寬的調速范圍（十比一至數(shù)十比一)、較小的轉速變化率和調速平滑等，特別是當電動機減速時，可以通過發(fā)電機非常容易地將電動機軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動特性，另