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直流电机拖动系统动态分析与仿真 岳夕彪 杨润生 陈仁伟 （河北石家庄军械工程学院电气工程教研室） Analysis and simulation of dynamic performance of DC Motor 摘要：直流电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。研究直流电机的控制和方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。提出了一种基于建模与仿真的方法在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。he DC Motor is playing the very important role in the industry agriculture production and the peoples daily life. It has the important meaning to research the method of controlling and the speed adjustment of DC Motor for increasing the control precision and the speed of response.This paper introduces the speed control theory of DC Motor, proposing a method of modeling and simulation based on SIMULINK. Running a simulation program in the given conditions , gaining the expected results. Key words：DC motor, SIMULINK, speed control, simulation 0 引言 直流电动机具有良好的起，制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。 系统建模和仿真技术已经日益成为现代理工科各专业进行科学探索系统可行性研究和工程设计不可缺少的重要环节.传统的仿真技术基于C语言等计算机专业编程工具,编程的工作量极大,仿真程序的可读性.可重用性.可靠性都很难适应大型复杂通信系统仿真的需要.MATLAB以及SIMULINK科学计算建模和仿真软件是为了适应这一要求而产生的优秀仿真平台软件.SIMULINK是最重要的组件之一，是一种基于MATLAB的设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 图1.1转速、电流双闭环直流调速系统结构 反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，闭环调速系统应该能够大大减少转速降落。 上图的转速负反馈直流调速系统中个环节的稳态关系如下： 电压比较环节： 放大器： 电力电子变换器： 调速系统开环机械特性： 测速反馈环节： 从上述五个关系式中消去中间变量，整理后，即得转速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式： 其中，称做闭环系统的开环放大系数，它相当于在测速反馈电位器输出端把反馈回路断开后，从放大器输入起直到测速反馈输出为止总的电压放大系数，是各环节单独的放大系数的乘积。 1.2双闭环直流调速系统的动态数学模型 在单闭环直流调速系统动态数学模型的基础上，考虑双闭环控制的结构，可得出双闭环直流调速系统的动态结构框图，图中WASR(s)和WACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。为了引出电流反馈，在电动机的动态结构框图中必须把电枢电流Id显露出来。 图1.2双闭环直流调速系统的动态结构框图 1.3 V—M系统 在晶闸管—电动机调速系统（简称V—M系统）的原理图中，VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门级电流可以直接用电子控制。在控制的快速性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将会大大提高系统的动态性能。