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目录
直流电机双闭环PID调速系统仿真1
1转速、电流双闭环直流调速系统的组成及工作原理2
2双闭环调速系统的动态数学模型2
3调节器的设计4
3.1电流调节器的设计4
3.2转速调节器的设计6
4搭建模型8
5参数计算10
5.1参数的直接计算10
5仿真具体参数13
6仿真结果13
7结束语14
8参考文献16
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直流电机双闭环PID调速系统仿真
摘要
在工程的应用中，直流电动机的占有很大的比例，同时对于直流系统的调速
要求日益增长。在直流调速系统中比较成熟并且比较广泛的是双闭环调速系统，
本文对于直流双闭环的PID调速系统作简要的设计，同时利用Matlab/Simulink
仿真软件进行仿真处理。
关键词:直流双闭环PID调速
在现代化的工业生产过程中，许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的
平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静
差率小、稳定性好，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频率的无级快
速起制动和反转等良好的动态性能，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特
殊运行要求。在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖
动系统。
开环直流调速由于自身的缺点几乎不能满足生产过程的要求，在应用广泛地
双闭环直流调速系统中，PID控制已经得到了比较成熟的应用。
Matlab是目前国际上流行的一种仿真工具，它具有强大的矩阵分析运算和编
程功能，建模仿真可视化功能Simulink是Matlab五大公用功能之一，他是实现
动态系统仿真建模的一个集成环境，具有模块化、可重载、图形化编程、可视化
及可封装等特点，可以大大提高系统仿真的效率和可靠性。Simulink提供了丰
富的模型库供系统仿真使用，它的仿真工具箱可用来解决某些特定类型的问题，
也包括含有专门用于电力电子与电气传动学科仿真研究的电气系统模型库。此
外，用户可根据自己的需要开发并封装模型以扩充现有的模型库。新模型可以由
现有的模型组合得到，也可以通过系统提供的s_function函数，利用Matlab
语言、C语言、C++语言、Fortran语言编程实现。
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1转速、电流双闭环直流调速系统的组成及工作原理
转速电流双闭环控制的直流调速系统是最经典的调速系统，其原理如图1所
示。双闭环控制直流调速系统的特点是电动机的转速和电流分别由2个独立的调
节器控制，且转速调节器的输出就是电流调节器的给定，因此电流环能过随转速
的偏差调节电动机电枢额电流。当转速地狱给定转速时，转速调节器的积分作用
使输出增加，即电流给定上升，并通过电流环调节使电动机电流增加，从而使电
动机获得加速转矩，电动机转速上升。当实际转速高于给定转速是，转速调节器
的输出减小，即电流给定减小，并通过电流环调节使电动机电流下降，电动机将
因为电磁转矩减小而减速。当转速调节器饱和输出达到限幅时，电流环即以最大
电流限制实现电动机的加速，使电动机的启动时间最短，在可逆调速系统中，
由于晶闸管整流器不能通过反向电流，因此不能产生反向制动转矩而使电动机快
速制动。
二极管
Ui
Ui*
Uc
Un*ASRACRUPEUd电动机
Un
测速电机
图1转速、电流反馈控制直流调速系统原理图
ASR-转速调节器
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