【正文】 信號，可對主電路輸出電壓進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)。晶閘管直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)為現(xiàn)代工業(yè)提供了高效、高性能的動力。但是直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)良的調(diào)速性能仍有廣闊的市場，并且建立在反饋控制理論基礎(chǔ)上的直流調(diào)速原理也是交流控制的基礎(chǔ)[8]。從80年代中后期起，世界各大電氣公司都在競相開發(fā)數(shù)字式調(diào)速傳動裝置直流調(diào)速已經(jīng)發(fā)展到一個很高的技術(shù)水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安裝技術(shù)；控制方式采用電源換相、相位控制。目前，發(fā)達(dá)國家應(yīng)用的先進(jìn)電氣調(diào)速系統(tǒng)幾乎完全實現(xiàn)了數(shù)字化，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)普遍的應(yīng)用到了各類儀器儀表，機(jī)械重工業(yè)以及輕工業(yè)的生產(chǎn)過程中。 研究雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的意義，研究雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的性能。采用該系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動態(tài)調(diào)速特性。、無靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)和帶電流截止負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果，從而得到它們各自的不足之處，從而突出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性以及必要性。、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的了解，使我們能夠更好的掌握調(diào)速系統(tǒng)的基本理論及相關(guān)內(nèi)容，在對其各種性能加深了解的同時，能夠發(fā)現(xiàn)其缺陷之處，通過對該系統(tǒng)不足之處的完善，可提高該系統(tǒng)的性能，使其能夠適用于各種工作場合，提高其使用效率。 論文的主要研究內(nèi)容，其中包括單閉環(huán)有、無靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)以及帶電流截止轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。，其中包括建立雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的方框圖以及仿真模型。，其中包含調(diào)節(jié)器的選擇和參數(shù)設(shè)計，相關(guān)數(shù)據(jù)計算，動態(tài)結(jié)構(gòu)圖仿真，虛擬模型圖仿真，仿真結(jié)果分析等。第二章 仿真軟件以及相關(guān)硬件簡介 MATLAB/Simulink仿真平臺MATLAB是一種科學(xué)計算軟件，MATLAB是“矩陣實驗室”(Matrix Laboratory)的縮寫，這是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計算機(jī)語言。從而使它成為在科技界廣為使用的軟件，也是國內(nèi)外高校教學(xué)和科學(xué)研究的常用軟件。另外使用MATLAB中的各種分析工具，還能對仿真結(jié)果進(jìn)行分析以及可視化。仿真開始時，軟件首先自動進(jìn)行被仿真電路和系統(tǒng)的初始化過程，將系統(tǒng)的框圖轉(zhuǎn)換為仿真的數(shù)學(xué)方程，建立仿真的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并計算系統(tǒng)在給定激勵下的響應(yīng)。（3） 以框圖形式仿真控制系統(tǒng)是Simulink的最早功能，后來在Simulink的基礎(chǔ)上又開發(fā)了數(shù)字信號處理、通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、模糊控制等數(shù)十種模型庫，但是Simulink的窗口界面是各種模型庫共用的平臺，在這平臺上可以控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等各種系統(tǒng)的仿真[12]。Ode45 (DormandPrince)基于顯式RungKutla(4,5)和Dormand Prince組合的算法，它是一種一步解法，即只要知道前一時間點的解y(tn1)，就可以立即計算當(dāng)前時間點的方程解y(tn)。Ode23tb（stiff/TRBDF2)采用TRBDF2算法，即在龍格庫塔法的第一階段用用梯形法，第二階段用二階的backward differentiation formulas算法，在容差比較大時，ode23tb和ode23t都比ode15s好[13]。簡化的基本思路是，把調(diào)節(jié)器的設(shè)計過程分為兩步:第一步，先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時滿足所需的穩(wěn)態(tài)精度。這樣做，就把穩(wěn)、快和抗干擾之間互相交叉的矛盾問題分為兩步來解決，第一步先解決主要矛盾，即動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度，然后第二步再進(jìn)一步滿足其他動態(tài)性能指標(biāo)。眾所周知，直流電動機(jī)具有良好的啟動、制動性能，宜于在寬范圍內(nèi)進(jìn)行平滑無級調(diào)速。在目前知道的范圍內(nèi)，可控直流電源——電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，包括直流電動機(jī)啟動、開環(huán)直流調(diào)速、單閉環(huán)直流調(diào)速、雙閉環(huán)直流調(diào)速以及直流脈寬PWMM等調(diào)速系統(tǒng)的仿真[14]。但因直流電動機(jī)具有較高的過載能力、較大的啟動轉(zhuǎn)矩和良好的啟動、制動、平滑的調(diào)速性能，可以在很寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，能在很短的時間里改變轉(zhuǎn)向，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)階段仍然是自動調(diào)速系統(tǒng)的主要形式[15]。第3章 簡單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真　 單閉環(huán)有靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真單閉環(huán)有靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)由給定信號、速度調(diào)節(jié)器、同步脈沖觸發(fā)器、三相整流橋、平波電抗器、直流電動機(jī)、速度反饋等環(huán)節(jié)組成。 單閉環(huán)有靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 Subsystem模塊 三相對稱電壓源建模和參數(shù)設(shè)置。三相對稱電壓源參數(shù)設(shè)置。頻率為50Hz。外，其他參數(shù)與A相相同，注意B相的初始相位為240176。由此可以得到三相對稱交流電源。取晶閘管整流橋Universal Bridge的路徑為SimPower Systems/Power Electronics/Universal Bridge，并將模塊標(biāo)簽改為“三相整流橋”然后雙擊模塊圖標(biāo)打開整流橋參數(shù)設(shè)置對話框，當(dāng)采用三相整流橋時，橋臂數(shù)取3，電力電子元件選擇晶閘管，其他參數(shù)設(shè)置原則：如果針對某個具體交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對話框中應(yīng)該取該調(diào)速系統(tǒng)中晶閘管元件的實際值。平波電抗器的建模和參數(shù)設(shè)置。 三相整流橋參數(shù)設(shè)置對話框直流電動機(jī)的建模和參數(shù)設(shè)置。直流電動機(jī)勵磁繞組接直流電源DC Voltage Source，雙擊此圖標(biāo)。電樞繞組經(jīng)平波電抗器同三相整流橋連接。用變量Step表示，其提取路徑為Simulink/Sources/Step,，可以看出開始負(fù)載轉(zhuǎn)矩為50，在2s后負(fù)載轉(zhuǎn)矩變?yōu)?00，負(fù)載轉(zhuǎn)矩模塊標(biāo)簽改為“TL”。雙擊此模塊，把參數(shù)設(shè)置為4，表明有4個輸出，從上到下依次是電機(jī)的角速度，電樞電流、勵磁電流和電磁轉(zhuǎn)矩數(shù)值。 平波電抗器參數(shù)設(shè)置對話框 負(fù)載轉(zhuǎn)矩參數(shù)設(shè)置電動機(jī)參數(shù)設(shè)置：雙擊電動機(jī)圖標(biāo)，打開電動機(jī)參數(shù)對話框，其參數(shù)設(shè)置原則與晶閘管整流橋相同。同步6脈沖Synchronized 6Pluse Generator提取路徑為SimPower Systems/Extra Library/Control Blocks/Synchronized 6Pluse Generator,標(biāo)簽改為“同步6脈沖觸發(fā)器”其有5個端口，同alpha—deg連接的端口為導(dǎo)通角，同Block連接的端口是觸發(fā)器開關(guān)信號，當(dāng)開關(guān)信號為“0”時，開放觸發(fā)器。由于同步6脈沖發(fā)生器需要三相線電壓，故取電壓測量模塊Voltage Measurement。根據(jù)仿真需要，另加限幅器Saturation、比較環(huán)節(jié)模塊Sum等。比較環(huán)節(jié)模塊Sum提取路徑為Simulink/Math Operations/Sum，將默認(rèn)參數(shù)“++”改為“+”?！躠≤90176。Constant參數(shù)設(shè)置為90，Gain參數(shù)設(shè)置為9。仿真中選擇的算法為ode23tb，Start設(shè)為0，Stop設(shè)為5s。 單閉環(huán)無靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真單閉環(huán)無靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)由給定信號、速度調(diào)節(jié)器、同步脈沖觸發(fā)器、三相整流橋、平波電抗器、直流電動機(jī)、速度反饋等環(huán)節(jié)組成。，單閉環(huán)無靜差調(diào)速和單閉環(huán)有靜差調(diào)速建模大部分相同，只是把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器換成了PI調(diào)節(jié)器。仿真中選擇的算法為ode23tb，Start設(shè)為0，Stop設(shè)為5s。 單閉環(huán)無靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 PI調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置 單閉環(huán)無靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的仿真曲線從仿真結(jié)果可以看出來，當(dāng)負(fù)載在2s后轉(zhuǎn)矩由50變?yōu)?00時，轉(zhuǎn)速下降，通過PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用，使得轉(zhuǎn)矩再次恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，和單閉環(huán)有靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的仿真結(jié)果比較，我們可以看出，其動態(tài)響應(yīng)比比例調(diào)節(jié)器的要慢。、速度調(diào)節(jié)器、同步6脈沖觸發(fā)器、三相整流橋、平波電抗器、直流電動機(jī)、速度反饋等環(huán)節(jié)組成。 帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的仿真模型7仿真中選擇的算法為ode23tb，Start設(shè)為0，Stop設(shè)為5s。 帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的仿真曲線，可以從圖總看出始終小于120A。 簡單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點比較通過以上三種簡單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真分析，可以看出來在轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)中存在一個問題，在起動