【正文】 制、無(wú)速度傳感器等交流調(diào)速控制技術(shù)的發(fā)展方興未艾，各種智能控制策略不斷涌現(xiàn)，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，必將進(jìn)一步推動(dòng)交流調(diào)速控制技術(shù)的發(fā)展[1]。目前，我國(guó)直流調(diào)速控制的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面[1]：1　 提高調(diào)速系統(tǒng)的單機(jī)容量；2　 提高電力電子器件的生產(chǎn)水平，使變流器結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、緊湊；3　 提高控制單元水平，使其具有控制、監(jiān)視、保護(hù)、診斷及自復(fù)原等多種功能。在高性能的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)幾乎都采用直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。本文將對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)詳細(xì)闡述并進(jìn)行仿真研究。第二節(jié) 自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)概述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，在工程實(shí)踐中，有許多生產(chǎn)機(jī)械要求在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行速度的平滑調(diào)節(jié)，并且要求有良好的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能。另外，借助于數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，智能控制如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、解耦控制等，已深入到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)方面，各種觀測(cè)器和辨識(shí)技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，大大改善了控制系統(tǒng)的性能，為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)走向復(fù)雜的多層的網(wǎng)絡(luò)控制提供了可能。微處理器的發(fā)展，使數(shù)字控制器簡(jiǎn)單而又靈活，同時(shí)為聯(lián)網(wǎng)提供了可能。隨著交流調(diào)速系統(tǒng)成本的逐步降低，不僅現(xiàn)在的直流調(diào)速系統(tǒng)將被交流調(diào)速系統(tǒng)所取代；而且，大量恒速運(yùn)行的交流傳動(dòng)系統(tǒng)將改為交流調(diào)速系統(tǒng)，原來(lái)直流調(diào)速所不能達(dá)到的高轉(zhuǎn)速、大功率領(lǐng)域，也將采用交流速系統(tǒng)。2　 交流化。三、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)歸納目前大量應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，并對(duì)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需求進(jìn)行全面分析之后，我們可以總結(jié)出下列發(fā)展趨勢(shì)[1]：1　 高頻化。近三四十年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，為交流調(diào)速產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了有利條件，使交流調(diào)速系統(tǒng)逐步具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和四象限運(yùn)行等技術(shù)性能，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系列化，人調(diào)速性能看，完全可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。普遍應(yīng)用于恒速運(yùn)行場(chǎng)合的交流電機(jī)，可以彌補(bǔ)直流電機(jī)的不足，于是人們又開(kāi)始了新一輪的交流調(diào)速的研究。它的發(fā)那過(guò)程是這樣的：由最早的旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組控制發(fā)展為放大機(jī)、磁放大器控制；再進(jìn)一步，用靜止的晶閘管變流裝置和模擬控制器實(shí)現(xiàn)直流調(diào)速；再后來(lái)，用可控整流和大功率晶體管組成的PWM控制電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的直流調(diào)速，使系統(tǒng)的快速性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性不斷提高。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電氣傳動(dòng)在啟制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度、調(diào)速范圍、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面提出了更高要求，這就要求大量使用調(diào)速系統(tǒng)。由于歷史上最早出現(xiàn)的是直流電動(dòng)機(jī)，所以19世紀(jì)80年代以前，直流電氣傳動(dòng)是惟一的電氣傳動(dòng)方式。以模擬電路構(gòu)成控制器的系統(tǒng)稱(chēng)為模擬控制系統(tǒng)；以數(shù)字電路構(gòu)成控制器的系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)字控制系統(tǒng)。用直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的為直流傳動(dòng)系統(tǒng)；用交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的交流傳動(dòng)系統(tǒng)。以轉(zhuǎn)速為被控量的系統(tǒng)叫調(diào)速系統(tǒng)；以角位移或直線(xiàn)位移為被控量的系統(tǒng)叫位置隨動(dòng)系統(tǒng)，有時(shí)也叫伺服系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的種類(lèi)繁多，用途各異[1]。第一章 緒論第一節(jié) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)概述一、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其分類(lèi)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備——電動(dòng)機(jī)為被控對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論指導(dǎo)下組成的電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。但它們都是以前述三種調(diào)速系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，本文將在文章末尾用一個(gè)章節(jié)簡(jiǎn)短、概括介紹雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。本文將主要應(yīng)用MATLAB/Simulink/SimPowerSystem工具箱，利用面向電氣原理圖的方法，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，以期得到預(yù)期結(jié)果。當(dāng)今，MATLAB是風(fēng)靡全球的仿真軟件之一，它覆蓋學(xué)科廣，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單，操作界面人性化，易于學(xué)習(xí)。當(dāng)然，限于篇幅和設(shè)計(jì)要求，本文只對(duì)直流單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)、帶電流截止直流單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)和PWM（Pulse Width Modulation）直流單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。雖然直流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)完善，但對(duì)于很多學(xué)者而言也不是沒(méi)有可創(chuàng)新之處。但交流調(diào)速技術(shù)還不夠完善，技術(shù)不夠成熟，但相當(dāng)一部分行業(yè)中，直流調(diào)速系統(tǒng)依然得到廣泛應(yīng)用。到目前為止，直流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完善，長(zhǎng)期以來(lái)直流調(diào)速系統(tǒng)一直處于壟斷地位?！娟P(guān)鍵詞】直流調(diào)速系統(tǒng) MATLAB 單閉環(huán) 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋 ABSTRACTFirst and foremost, the article briefly introduced motionregulating systems, puter simulation technology, automatic speedregulating system and MATLAB software, and the steadystate and dynamic performance of speedregulating system carried out a preliminary analysis. Besides, it elaborated the model designing and parameter settings of two speedregulating system which are single closeloop DC speedregulating system and DC PWM speedregulating. Last but not least, doubleloop DC speedregulating system was introduced. The article highlighted the principle of speed feedback speedregulating system with static error and the characteristics of closeloop control system. Comparing with the speed feedback speedregulating system with static error, speed feedback speedregulating system without static error killed the static error by replacing the proportion link with proportion integral regulator, in which the Proportion Integral was corrected with the MATLAB software. Further more, the article introduced a DC pulse width modulation speedregulating system and the principle of DC motor pulse width modulation speedregulating.In the designing process, it calculated the parameters of each link of the system by the method electric principle diagram and built the math model, and drew a block diagram of the system dynamics. Combining with the SimPowerSystem toolbox, it simulated the single closeloop speed feedback system, the single closeloop speed feedback system with current cutting link and the pulse width modulation speedregulating system, and debugged them. What’s more, it made a contrast and analysis. The result proved that its parameters of each link met the designing request. Further more, the systems were will in speedregulating performance, antidisturbance ability and so on.【Key words】DC speedregulating system MATLAB single closeloop speed feedback 目 錄前 言 1第一章 緒論 2第一節(jié) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)概述 2一、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其分類(lèi) 2二、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程及其應(yīng)用 2三、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 3第二節(jié) 自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)概述 4一、直流調(diào)速控制技術(shù)發(fā)展概況 4二、交流調(diào)速控制技術(shù)概況 4第三節(jié) 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真 5一、計(jì)算機(jī)仿真發(fā)展簡(jiǎn)史 5二、MATLAB仿真軟件的發(fā)展現(xiàn)狀 5第四節(jié) 調(diào)速控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 6一、穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) 7二、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 9第五節(jié) 本章小結(jié) 10第二章 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其MATLAB仿真 12第一節(jié) 設(shè)計(jì)要求與系統(tǒng)性能指標(biāo) 12第二節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 12一、系統(tǒng)的組成和工作原理 12二、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性[1] 13第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 14一、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 14二、反饋控制規(guī)律 15三、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算 17四、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 18五、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的物理模型 27六、電流截止負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 29七、電流截止負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)的物理模型 31第四節(jié) PWM直流電動(dòng)機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 32一、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真 32第五節(jié) 本章小結(jié) 34第三章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)述 35第一節(jié) 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 35第二節(jié) 轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器的特性 36一、轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用 38第三節(jié) 本章小結(jié) 38結(jié) 論 39參考文獻(xiàn) 40前 言運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要研究的對(duì)象之一就是調(diào)速。設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖的方法對(duì)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算并建立數(shù)學(xué)模型，結(jié)合SimPowerSystems工具箱，畫(huà)出了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，并分別對(duì)單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)、帶電流截止環(huán)節(jié)的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)以及PWM調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試，并做出了分析和比較。在有靜差調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將比例放大環(huán)節(jié)換成了比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，利用MATLAB對(duì)比例積分調(diào)節(jié)器進(jìn)行了參數(shù)校正，從而消除了靜差。最后對(duì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。 編 號(hào)： 審定成績(jī)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目：