试论双闭环直流调速系统结构改善的根本原因.doc

电机控制技术（论文） 题目：试论双闭环直流调速系统结构改善的根本原因 姓 名： 指导教师： 专 业：电气工程及其自动化 电气工程学院 2015年5月 摘要 电力拖动自动控制系统都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是电力拖 动自动控制系统屮最基本的系统。本文主要介绍了直流电机的控制原理，并对转 速、电流两个反馈控制环构成的双闭环直流调速系统进行了分析和讨论，建立其 动态数学模型，并利用MATLAB中的Simulink对其进行仿真，得出仿真结果。在 此基础上得出双闭环直流调速系统结构改善的根本原因。 关键词：双闭环直流调速系统，转矩控制，Simulink Abstract Electric drive automatic control system is achieved by controlling the speed, so the speed regulation system in electric drive automatic control system is the most basic system. This paper mainly introduces the control principle of de motor, and double closed-loop de speed regulating system which is consisted by rotational speed and current feedback control loop are analyzed and discussed, and establish its dynamic mathematical model, and by using the Simulink of MATLAB simulation, obtaining the simulation results. On this basis, it is concluded that the double closed-loop de speed regulating system structure to improve the root cause. Keywords： double closed-loop DC speed regulating system, torque control, Simulink 目录 TOC \o 1-5 \h \z 摘要 2 Abstract 2 一、 引言 4 二、 直流电机的控制原理 4 2」他励式直流电机的转矩模型 4 2.2直流调速系统的转矩控制 5 三、 直流电机的双闭环控制 5 3.1转速控制的要求和稳态调速性能指标 5 3.1.1调速范圉 6 3.1.2静差率 6 3.2 ASR、ACR 6 3.3双闭环调速系统的优点 7 3.4转速、电流双闭环控制系统起动过程 8 四、 仿真与试验 12 4」电流环的仿真 12 4.2转速环的仿真 14 五、 力、结 15 参考文献 16 一、引言 直流电动机具有良好的起动、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屮得到了广泛的应用。由转速、电流两个 反馈控制环构成的双闭环直流调速系统是静态性能、动态性能优良、应用最广的 直流调速系统。 双闭环直流调速系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、 转速调节器，构成了电流环和转速环。电流环通过电流元件的反馈作用稳定电流， 转速环通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使 系统达到调节电流和转速的目的。双闭环系统起动吋，转速外环饱和不起作用， 电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给 定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化 而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。并通过 Simulink进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性 二、直流电机的控制原理 2.1他励式直流电机的转矩模型 他励式直流电机电枢绕组与励磁绕组完全独立，若假定：① 电刷位于电机 几何中心线上；② 忽略磁路饱和；③ 忽略电枢反应引起的气隙磁通畸变。则机 械换向器保证了屯枢电流与励磁电流所产生磁势互相垂直，因而它们Z间是解 耦的。于是，他励直流电机的电磁转矩 T = Cm0mIa = CmCfIfIa T是电枢电流乙和气隙磁通（或励磁电流“）的乘积，只有当气隙磁通中严 格保持不变时，电磁转矩才正比于电枢电流。其实，在调速过程中，尤其是在弱 磁调速过程中，气隙磁通变化在所难免。考虑气隙磁场变化时，电磁转矩是气隙 磁通和电枢电流的菲线性函数。 2.2直流调速系统的转矩控制 要获