直流電機綜合性能仿真(畢業(yè)設計_)

1、. . . . 畢業(yè)設計(論文) 直流電機綜合性能仿真33 / 38摘 要直流電機具有良好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，高效率，優(yōu)異的動態(tài)特性，現(xiàn)在仍是大多數(shù)調(diào)速控制電動機的最優(yōu)選擇，而仿真對于控制系統(tǒng)的分析、設計和驗證具有重要的意義，使用MATLAB中的Simulink工具箱可以進行控制系統(tǒng)的仿真。作者借助于MATLAB 70軟件，對一些典型的直流電機控制系統(tǒng)進行了仿真研究，實現(xiàn)了不同模型的動態(tài)仿真，對系統(tǒng)作了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能指標分析。對直流電機調(diào)速系統(tǒng)，采取純電氣原理圖結(jié)構(gòu)搭建混合模塊的系統(tǒng)模型仿真。對數(shù)字PID控制算法進行了設計，包括簡單的數(shù)字PID控制算法，同時在該調(diào)速系統(tǒng)中引入直流電

2、機脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)速方法。研究了利用仿真手段整定計算機控制直流電機系統(tǒng)的采樣周期和PID參數(shù)的方法，以獲得優(yōu)良的系統(tǒng)調(diào)速性能。關(guān)鍵詞：MATLAB：仿真；直流電機；調(diào)速；PIDABSTRACTThe simulation is of great significance to analyze，design and validate the control systemThesimulation of control system can be camed out through using MATLAB programming language andMATLABSimulink to

3、olboxThe study on a couple of typical DC control systems with MATLAB 70has bean carried out by the author,and the system simulation based on difierent MATt,AB modds hasbeen realized，including the simulation oftbe system model which is purely constructed by the transferfunction blocks，the simulation

4、of the system model which is made up of hybrid Simulink blocks andthe simulation ofthe system model coming from MATLAB programming,and the features ofthe aboveways are illustrated。The analyze of dynamic and stable performance and index of these DC machinecontrol systems is also done in this study .

5、Moreover,the simulation study on digital PID controlled DC control systems is also done in thisresearch，including the simulation of simple digital PID control algorithm and the simulation of partialdifferential and integral separation,two kinds of improved digilal PID control algorithmsThe methodoft

6、uning by simulation the sampling time and the PID control parameters 0f digital DC control systemis studied to obtain good speed regulation performance。KEYWORDS：MATLAB；simulation；DE machine；speed regulation；PID目 錄摘 要iABSTRACTii目 錄iii1 緒論11.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的簡介11.2 本課題國外研究現(xiàn)狀11.3 計算機仿真研究背景和發(fā)展狀況21.4 本設計的主要容32 直

7、流電機調(diào)速系統(tǒng)42.1 調(diào)速的性能指標42.1.1 調(diào)速圍42.1.2 調(diào)速平滑性42.1.3 調(diào)速的相對穩(wěn)定性42.2 直流電動機的基本調(diào)速方法52.2.1 電樞回路串電阻調(diào)速52.2.2 減弱磁通調(diào)速52.2.3 降低電樞電壓調(diào)速62.2.4 直流電機的制動72.3 直流調(diào)速系統(tǒng)的供電方式82.3.1 旋轉(zhuǎn)變流機組82.3.2 靜止可控整流器92.3.3 直流斬波器或脈寬調(diào)速92.4 閉環(huán)系統(tǒng)102.4.1 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)102.4.2 112.4.3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)112.5 PWM直流調(diào)速系統(tǒng)供電的基本原理16172.5.1 不可逆PWM變換器172.6 直流電動機的基本方程式172.

8、6.1 電壓平衡方程式172.6.2 轉(zhuǎn)矩平衡方程式182.6.3 功率平衡方程式183 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB設計與仿真193.1 直流調(diào)速系統(tǒng)供電方案的選擇與設計193.1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)供電方案的選擇193.1.2 PWM-M系統(tǒng)H型主電路的設計仿真193.2 參數(shù)計算213.2.1 電動機參數(shù)計算213.2.2 電流環(huán)參數(shù)計算與校驗223.2.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算與校驗233.3 仿真原件的選取與參數(shù)設定243.3.1 直流電動機仿真原件的選取與參數(shù)設定243.3.2 電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器器件的選擇與參數(shù)設置263.3.3 其他相關(guān)仿真原件的介紹273.4 系統(tǒng)建立與仿真2

9、83.4.1 仿真系統(tǒng)的建立283.4.2 系統(tǒng)仿真曲線與仿真曲線的輸出28結(jié)論32致 33參考文獻33附錄 一35附錄 二361 緒論1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的簡介直流電動機具有良好的運行和控制特性，長期以來，直流調(diào)速系統(tǒng)一直占據(jù)壟斷地位。早在20世紀90年代前的大約50年的時間里，直流電動機幾乎是唯一的一種能實現(xiàn)高性能拖動控制的電動機，直流電動機的定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互獨立并且正交，為控制提供了便捷的方式，使得電動機具有優(yōu)良的起動，制動和調(diào)速性能。在許多工業(yè)部門，如軋鋼、礦山采掘、紡織、造紙等需要高性能調(diào)速的場合得到廣泛的應用。從控制技術(shù)的角度來看，又是近年發(fā)展迅速的交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎。盡管近

10、年來直流電動機不斷受到交流電動機與其它電動機的挑戰(zhàn)，但至今直流電動機仍然是大多數(shù)變速運動控制和閉環(huán)位置伺服控制首選。因為它具有良好的線性特性，優(yōu)異的控制性能，高效率等優(yōu)點。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。1.2 本課題國外研究現(xiàn)狀直流調(diào)速系統(tǒng)是當今電力拖動自動控制系統(tǒng)中應用最廣泛的一中系統(tǒng)。目前對調(diào)速性能要求較高的各類生產(chǎn)機械大多采用直流傳動，簡稱為直流調(diào)速。早在20世紀40年代采用的是發(fā)電機電動機系統(tǒng)，又稱放大機控制的發(fā)電機電動機組系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在40年代廣泛應用，但是它的缺點是占地大，效率低，運行費用昂貴，維護不方便等，特別是至少要包含兩臺與被調(diào)速電機容量一樣的電機。為了克服

11、這些缺點，50年代開始使用水銀整流器作為可控變流裝置。這種系統(tǒng)缺點也很明顯，主要是污染環(huán)境，危害人體健康。50年代末晶閘管出現(xiàn)，晶閘管變流技術(shù)日益成熟，使直流調(diào)速系統(tǒng)更加完善。晶閘管電動機調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為當今主要的直流調(diào)速系統(tǒng)，廣泛應用于世界各國。近幾年，交流調(diào)速飛速發(fā)展，逐漸有趕超并代替直流調(diào)速的趨勢。直流調(diào)速理論基礎是經(jīng)典控制理論，而交流調(diào)速主要依靠現(xiàn)代控制理論。不過最近研制成功的直流調(diào)速器，由于晶體管是既能控制導通又能控制關(guān)斷的全控型器件，其性能優(yōu)良，以大功率晶體管為基礎組成的晶體管脈寬調(diào)制（PWM）直流調(diào)速系統(tǒng)在直流傳動中使用呈現(xiàn)越來越普遍的趨勢，具有和交流變頻器同等性能的高精度、高穩(wěn)

12、定性、高可靠性、高智能化特點。同時直流電機的低速特性，大大優(yōu)于交流鼠籠式異步電機，為直流調(diào)速系統(tǒng)展現(xiàn)了無限前景。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對于運行性能要求很高的機床還存在著很多不足，快速性還不夠好。而基于電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜動態(tài)特性都很理想。1.3 計算機仿真研究背景和發(fā)展狀況計算機仿真是基于所建立的系統(tǒng)仿真模型，利用計算機對系統(tǒng)進行分析與研究的技術(shù)與方法。目前主要采用的是現(xiàn)代計算機仿真，特征是采用先進的微型計算機，使用專用的仿真軟件和仿真語言來實現(xiàn)，其數(shù)值計算功能強大，易學易用。他是20世紀80年代發(fā)展起來的，是當前主流的仿真技術(shù)與方法。計算機仿真應用：計算機仿真在目前有著廣泛的應用。而

13、且應用的深度和廣度也越來越大，主要應用在航空與航天工業(yè)、電子與電力工業(yè)、原子能工業(yè)和非工程領(lǐng)域如醫(yī)學、經(jīng)濟學等方面。計算機仿真技術(shù)的應用意義：計算機仿真技術(shù)具有重要的意義，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 經(jīng)濟。大型、復雜系統(tǒng)直接實驗是十分昂貴的，而采用仿真實驗成本很低，而且設備可以重復使用。(2) 安全。采用仿真實驗可以可以有效地降低對某些系統(tǒng)進行直接實驗的危險程度，對系統(tǒng)的研究起到保障作用。(3) 快捷。提高設計效率，如電路設計，服裝設計等。(4) 具有優(yōu)化設計和預測的特殊功能。對一些真實系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)和參數(shù)的優(yōu)化設計是非常困難的，這時仿真可以發(fā)揮它特殊的優(yōu)化設計功能；而且通過仿真技術(shù)與方法的

14、應用可以獲得對系統(tǒng)的某種超前認識。本次畢業(yè)設計選用的仿真軟件為MATLAB 7.0。MATLAB是Malhworks公司于1984年推出的數(shù)學軟件，是一種用于科學工程計算的高效率的高級語言。MATL AB的含義是“矩陣實驗室”(Marix Laboratory)，主要向用戶提供一套非常完善的矩陣運算命令。隨著數(shù)值運算的演變，它逐漸發(fā)展成為各種系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號處理、科學可視化的通用標準語言。由于MATLAB軟件完整的專業(yè)體系和先進的設計開發(fā)思路，使得MATLAB在多種領(lǐng)域都有廣闊的應用空間，特別是在MATLAB的主要應用方向一一科學計算、建模仿真與信息工程系統(tǒng)的設計開發(fā)上已經(jīng)成為行業(yè)的首選設計

15、工具。MATLAB軟件由于其強大的功能，早已被廣泛運用于控制系統(tǒng)的計算、分析和設計當中，成為一種必需的工具。使用MATLAB軟件對各種直流調(diào)速系統(tǒng)進行仿真分析和設計，可以大大縮短控制系統(tǒng)的算法設計開發(fā)周期。近年周淵深博士H依據(jù)MATLABSimulink工具箱中的各種仿真模塊，首次提出一種叫做面向電氣原理圖結(jié)構(gòu)的構(gòu)建調(diào)速系統(tǒng)模型的方法，以此進行各種交直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真。該方法由于使用了SimulinkPower System工具箱中的電力模塊，所以搭建的仿真模型正如其名稱，與系統(tǒng)的電氣原理圖結(jié)構(gòu)相似，很直觀。1.4 本設計的主要容本次畢業(yè)設計主要簡述電機的基本原理，對直流電機的工作原理、運行特

16、性和其電力拖動基礎進行相關(guān)分析說明，在此基礎上采用電氣原理圖結(jié)構(gòu)的構(gòu)建調(diào)速系統(tǒng)模型的方法，設計基于PWM調(diào)速的系統(tǒng)，對直流電機的性能進行仿真分析。以直流電機參數(shù)為110V，2.9A，2400r/min，電樞電阻為3.4歐，電樞電感為60.4mH，轉(zhuǎn)動慣量為0.014Kgm2，勵磁電壓為110V，勵磁電流為0.5A，仿真該電機在額定負載是的工作情況為例進行研究。2 直流電機調(diào)速系統(tǒng)2.1 調(diào)速的性能指標電動機調(diào)速性能的好壞，常用調(diào)速圍、調(diào)速平滑性、調(diào)速的相對穩(wěn)定性和調(diào)速的經(jīng)濟性來衡量。2.1.1 調(diào)速圍調(diào)速圍是指電動機拖動額定負載時，所能達到的最大轉(zhuǎn)速與最小轉(zhuǎn)速之比，通常用表示，既 (2-3)要

17、擴大調(diào)速圍，必須盡可能提高電動機的最高轉(zhuǎn)速和降低最低轉(zhuǎn)速。電動機最高轉(zhuǎn)速受到電機的機械強、換向條件、電壓等級等方面的限制，而最低轉(zhuǎn)速則受到低速運行的相對穩(wěn)定性等方面的限制。2.1.2 調(diào)速平滑性在一定的調(diào)速圍，調(diào)速級數(shù)越多，就認為調(diào)速越平滑。相鄰兩個調(diào)速級的轉(zhuǎn)速與之比稱為平滑系數(shù)，用表示，即 (2-3)值越接近1，調(diào)速平滑性越好。無級調(diào)速即轉(zhuǎn)速可以聯(lián)系調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限稱為有級調(diào)速。2.1.3 調(diào)速的相對穩(wěn)定性調(diào)速的相對穩(wěn)定性是指負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時，電動機轉(zhuǎn)速隨之變化的程度。常用靜差率來衡量調(diào)速的相對穩(wěn)定性，它是指電機電動機在某一機械特性曲線上運轉(zhuǎn)時，在額定負載下的轉(zhuǎn)速降對理想空載轉(zhuǎn)

18、速的百分比，即 (2-3)靜差率和機械特性的硬度有關(guān)，電動機的機械特性越硬，轉(zhuǎn)速變化率越小，靜差率越小，相對穩(wěn)定性越高。但機械硬度相等，靜差率可能不相等。調(diào)速的經(jīng)濟性主要指調(diào)速設備的初投資，運行效率和維護費用等。2.2 直流電動機的基本調(diào)速方法由電機學基本理論可知，直流電動機穩(wěn)態(tài)運行時，直流電機方程式為：電樞電動式方程： (2-4)電磁轉(zhuǎn)矩方程： (2-5)電壓平衡方程式： (2-6)由公式(2-4)、(2-5)、(2-6)可得機械特性方程式為 (2-7)由式(2-7)可知，直流電機有以下三種基本調(diào)速方法，分別為改變電樞電阻調(diào)速、改變磁通調(diào)速和改變電樞電壓調(diào)速。2.2.1 電樞回路串電阻調(diào)速電

19、樞回路串電阻調(diào)速時，電機端電壓為額定電壓，磁通為額定磁通不變，并且假設電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩不變，其調(diào)速的機械特性曲線圖如圖2-1。圖2-1這種調(diào)速方法的特點是：(1)調(diào)速的平滑性差；(2)低速時輸出扭力小，穩(wěn)定性差；(3)輕載時調(diào)速效果不佳；(4)串入的電阻損耗大，效率低；(5)調(diào)速圍小。但這種調(diào)速方法具有設備簡單、操作方便的優(yōu)點，適宜于做短時調(diào)速，在起重和運輸牽引裝置中得到廣泛的應用。2.2.2 減弱磁通調(diào)速他勵直流電動機改變磁通調(diào)速，比較簡單的方法是在勵磁回路中串聯(lián)調(diào)速電阻，改變勵磁電流，使磁通改變。這種調(diào)速方法的優(yōu)點是：(1)可用小容量調(diào)節(jié)電阻，控制簡單，調(diào)速平滑性較好；(2)投資少，能量

20、損耗小，調(diào)速的經(jīng)濟性能好。但在正常工作時，磁路已經(jīng)趨于飽和，所以只能采取弱磁調(diào)速方式，調(diào)速圍不廣。圖2-22.2.3 降低電樞電壓調(diào)速電動機的工作電壓不允許超過額定電壓，因此電樞電壓只能在額定電壓以下進行調(diào)節(jié)。如圖2-3是直流電機改變電樞電壓的機械特性曲線。如圖假設電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負載轉(zhuǎn)矩在圖2-3所示固有特性曲線上的點運行，若將電樞電壓降低至U，在此瞬間電機轉(zhuǎn)速沒有變化，電動勢也沒有變化，電樞電流將減小，必將導致電磁轉(zhuǎn)矩減小，運行點由點變化到人為機械特性曲線2上的點，這時，致使轉(zhuǎn)速下降，電動勢隨之下降，又使電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流逐漸增大，工作點由點向點變化，當電磁轉(zhuǎn)矩一直增加到時，電動機就穩(wěn)定在

21、人為特性曲線2的點上運行。同樣的道理，若電樞電壓降低至，運行點由點變換至人為特性曲線3上的點，沿曲線3向點變化，最后穩(wěn)定在運行在點。降壓調(diào)速的特點是：(1)可以實現(xiàn)無級調(diào)速，平滑性好；(2)由于機械特性斜率不變，相對穩(wěn)定性好；(3)調(diào)速圍廣；(4)調(diào)速過程能量損耗較??；(5)專用電源，設備投資交大。圖2-3 改變電樞電壓的機械特性2.2.4 直流電機的制動根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的方向關(guān)系，把電動機運行分為兩種狀態(tài)：當和同向時為電動運行狀態(tài)，反向時為制動狀態(tài)。而在電力拖動系統(tǒng)中，電動機很多情況下需要工作在制動狀態(tài)下，這就要求對電動機進行制動。制動的方法一般有機械制動和電氣制動。機械制動一般指的是電磁

22、抱閘制動裝置；電氣制動指的是用電機制動狀態(tài)產(chǎn)生阻礙運動的電磁轉(zhuǎn)矩來制動。電氣制動有許多優(yōu)點，如沒有機械磨損，便于控制，優(yōu)時還能將輸入的機械能轉(zhuǎn)化為電能回饋回電網(wǎng)，經(jīng)濟節(jié)能，因此得到廣泛應用。他勵直流電動機的電氣制動一般有：能耗制動、反接制動和回饋制動。1、 能耗制動進入能耗制動時，切斷電源并串入一個制動電阻，在拖動系統(tǒng)的慣性作用下，電動機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，勵磁任然保持不變，在電動勢作用下，電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，把旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所儲存的動能變?yōu)殡娔?，消耗在制動電阻和電樞電阻中。由于此時電動機的電壓，則電樞電流為 (2-3)由此可見，電樞電流與運動狀態(tài)的電樞電流方向相反，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也與電動狀態(tài)的電磁轉(zhuǎn)矩方向

23、相反，變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)矩，使電動機很快減速直至停止。由(2-3)式可計算出制動電阻的數(shù)值，即 (2-3)式中 為制動起始時的電樞電動勢；為制動起始時電機的轉(zhuǎn)速；為制動起始時的制動電流。能耗制動的優(yōu)點是：制動減速比較平穩(wěn)可靠；控制線路簡單，轉(zhuǎn)速減小至0時，制動轉(zhuǎn)矩也減小至0，便于實現(xiàn)準確停車。其缺點是制動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速下降成正比地減小，影響制動效果。2、 反接制動3、 回饋制動2.3 直流調(diào)速系統(tǒng)的供電方式采用調(diào)壓調(diào)速，必須有一個平滑可調(diào)的直流電樞電源。常用的可控直流電樞電源有以下三種：(1) 旋轉(zhuǎn)變流機組 用交流電動機和直流發(fā)電機組成，以獲得可調(diào)直流電壓。(2) 靜止可控整流器 用靜止的可控整流器，比如

24、晶閘管可控整流器，以獲得可調(diào)直流電壓。(3) 直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器 用衡定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波器或者脈寬調(diào)制器產(chǎn)生可變的平均電壓。2.3.1 旋轉(zhuǎn)變流機組如圖2-1，旋轉(zhuǎn)變流機組直流電動機調(diào)速系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)）由交流電動機（異步機或同步機）拖動直流發(fā)電機G實現(xiàn)變流，由G給需要的直流電動機M供電，調(diào)節(jié)G的勵磁電流即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速n。這種調(diào)速系統(tǒng)在60年代曾廣泛使用，但該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機容量相當?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，因此設備多，體積大，費用高，效率低，安裝須打地基，運行有噪聲，維護不方便。圖2-1旋轉(zhuǎn)變流

25、機組直流電動機調(diào)速系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)）2.3.2 靜止可控整流器自從晶閘管（俗稱“可控硅”）問世，到了60年代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，并應用于直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，即晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）。如圖2-2，VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。和旋轉(zhuǎn)變的散熱條件。另外，由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃與附近的用電設備，因此必須添置無功補償和諧波濾波裝置。圖2-5 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)2.3.3 直流斬波器或脈寬調(diào)速圖2-3直流斬波器電動機系統(tǒng)的原理圖和電壓波形1）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，

26、諧波少，電機損耗與發(fā)熱都較小。2）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速圍寬。3）若與快速響應的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗繞能力強。4）開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導通損耗小，當開關(guān)頻率適當時，開關(guān)損耗也不大，因而全取代了VM系統(tǒng)。2.4 閉環(huán)系統(tǒng)2.4.1 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)自動控制原理，對于控制系統(tǒng)各個輸入輸出量的關(guān)系，可以畫出轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖2-9所示，圖中各個方塊的符號代表該環(huán)節(jié)的放大系數(shù)，也稱傳遞函數(shù)。圖2-9 轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由以上關(guān)系式中消去中間變量，或由系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖運算，均可得到系統(tǒng)的靜態(tài)特性方程式 (2-3)式中為閉環(huán)系統(tǒng)的

27、開環(huán)放大系數(shù)，它是由系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)單獨放大系數(shù)的乘積；是閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速；閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。只考慮擾動作用時的閉環(huán)系統(tǒng)：圖2-7c =0時(2-7)由于已認為系統(tǒng)是線性的，可以把二者疊加起來即得系統(tǒng)的靜特性方程式：如果斷開反饋回路，則上述系統(tǒng)的開環(huán)機械特性為（2-9）而閉環(huán)時的靜特性可寫成 (2-3)其中和分別表示開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速，和分別表示開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。和 (2-3)按理想空載轉(zhuǎn)速一樣的情況比較，則 =時： (2-3)如調(diào)制的輸出電壓，使系統(tǒng)工作在新的機械特性上，因而轉(zhuǎn)速有所回升，速度降落降低。由此看來，閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)在于它的自動調(diào)節(jié)作用，在于

28、它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降。圖2-8閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)機械特性的關(guān)系2.4.22.4.3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一、 轉(zhuǎn)速、電流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問題在理解了本設計需滿足的各項指標之后，我們會發(fā)現(xiàn)在權(quán)衡這些基本指標的兩個矛盾，即1) 動態(tài)穩(wěn)定性與靜態(tài)準確性對系統(tǒng)放大倍數(shù)的要求互相矛盾；2) 起動快速性與防止電流的沖擊對電機電流的要求互相矛盾5。采用轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下,實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，解決了第一個矛盾。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求快速啟制動，突加負載動態(tài)速降小等等，則單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因為在

29、單閉環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動態(tài)過程中的電流和轉(zhuǎn)矩。無法解決第二個基本矛盾。在電機最大電流受限的條件下，希望充分利用電機的允許過載能力，最好是在過渡過程中始終保持電流為允許的最大值，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)后，又讓電流立即降低下來，使轉(zhuǎn)速馬上與負載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行。在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，只有電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只是在超過臨界電流Idcr值以后，靠強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動時的電流和轉(zhuǎn)速波形如圖2-2a所示。a) b)圖2-2 調(diào)速系統(tǒng)啟動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形a

30、) 帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程 b) 理想快速啟動過程當電流從最大值降低下來以后，電機轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因而加速過程必然拖長。對于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)，盡量縮短起制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此，在電機最大電流(轉(zhuǎn)矩)受限的條件下,希望充分地利用電機的過載能力,最好是在過渡過程中始終保持電流(轉(zhuǎn)矩)為允許的最大值,使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動,到達穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后,又讓電流立即降低下來,使轉(zhuǎn)矩馬上與負載平衡,從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行.這樣的理想起動過程波形如圖2-2b所示,起動電流呈方形波,而轉(zhuǎn)速是線性增長的。這是在最大電流(轉(zhuǎn)矩)受限的條件下，調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的

31、啟動過程。實際上，由于主電路電感的作用，電流不能突變，圖2-2b所示的理想波形只能得到近似的逼近，不能完全的實現(xiàn)。問題是希望在啟動過程中只有電流負反饋，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負反饋同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后,希望只有轉(zhuǎn)速反饋,不再靠電流負反饋發(fā)揮主要作用,而雙閉環(huán)系統(tǒng)就是在這樣的基礎上產(chǎn)生的。二、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理圖2-3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用,在系統(tǒng)中設置了兩個調(diào)節(jié)器,分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流,二者之間實行串級連接.把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入,再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，

32、叫做環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外面，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的動、靜態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓是Unmax，它決定了電流調(diào)節(jié)器給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓是Uimax，它限制了晶閘管整流器輸出電壓的最大值。三、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動過程分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動過程波形的。按照轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在起動過程中的飽和與不飽和狀況，可將起動過程分為三個階段，即電流上升階段；恒流升速階段；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從起動時間上看，第二段恒流升速是主要階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了在電

33、流受限制下的快速起動，利用了飽和非線性控制方法，達到“準時間最優(yōu)控制”。帶PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個特點，就是起動過程中轉(zhuǎn)速一定有超調(diào)。其起動過程波形如圖2-4所示。圖2-4 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形 從圖2-4知,整個起動過程分為三個階段：第I階段是電流上升階段。突加給定電壓Un*后,通過兩個調(diào)節(jié)器的控制作用,使Uct、Ud0、Id都上升，當IdIdL后，電動機開始轉(zhuǎn)動。由于機械慣性作用，轉(zhuǎn)速的增長不會很快，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓Un=Un*-Un數(shù)值較大，其輸出很快達到限幅值Uim*，強迫電流Id迅速上升。當IdIdm時，UiUim*，電流調(diào)節(jié)器的作用使I不

34、再迅猛增長，標志著這一階段的結(jié)束。在這一階段中，ASR由不飽和很快達到飽和，而ACR一般應該不飽和，以保證電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用。第II階段是恒流升速階段。從電流升到最大值Idm開始，到轉(zhuǎn)速升到給定值n*為止，屬于恒流升速階段，是啟動過程中的主要階段。在這個階段中ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為在恒值電流給定Uim*作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定，因而拖動系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速成線性增長。第III階段是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。在這階段開始時，轉(zhuǎn)速已經(jīng)達到給定值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值Uim*，所以電動機仍在最大電流下

35、加速，必然使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)以后，ASR的輸入端出現(xiàn)負的偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，其輸出電壓與ACR的給定電壓Ui*立即從限幅值下來，主電流Id也因此下降。但是，由于Id仍大于負載電流IdL，在一段時間，轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。到Id=IdL時，轉(zhuǎn)距Te=TL，則dn/dt=0，轉(zhuǎn)速n達到峰值。此后，電動機才開始在負載的阻力下減速，與此相應，電流Id也出現(xiàn)一小段小與IdL的過程，直到穩(wěn)定。綜上所述，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有如下三個特點： 1）飽和非線性控制：隨著ASR的飽和和不飽和，整個系統(tǒng)處于完全不同的兩個狀態(tài)。當ASR飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)。系統(tǒng)表現(xiàn)為恒流電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)，當ASR不飽和時，轉(zhuǎn)速閉環(huán)，

36、整個系統(tǒng)是一個無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流環(huán)則表現(xiàn)為電流隨動系統(tǒng)。在不同情況下，表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)行系統(tǒng)，這就是飽和非線性控制的特征。 2）準時間控制：啟動過程中主要階段實第II階段，即恒流升速階段。它的特征是電流保持恒定，一般選擇為允許的最大值，以便充分發(fā)揮電動機的過載能力，使啟動過程盡可能更快。這個階段屬于電流受限制的條件下的最短時間控制，或稱時間最優(yōu)控制。 3）轉(zhuǎn)速超調(diào)：由于采用了飽和非線性控制,啟動過程結(jié)束進入第III階段即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段后,必須使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài)。按照PI調(diào)節(jié)器的特性，只有使轉(zhuǎn)速超調(diào)，ASR的輸入偏差電壓Un為負值，才能使ASR退出飽和。這就是說，采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)

37、調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速動態(tài)響應必然有超調(diào)。四、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性與穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的關(guān)鍵是掌握轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器PI的穩(wěn)態(tài)特性，它一般存在兩種狀況：飽和輸出達到限幅值，輸入量的變化不在影響輸出，除非有反向的輸入信號使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退飽和，這時轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開環(huán)；不飽和輸出未達到限幅值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是零。當調(diào)節(jié)器線性調(diào)節(jié)輸出未達到限幅值，則，同前面討論的一樣，由于積累作用使，即保持不變，直到。見圖2-11中段。當調(diào)節(jié)器飽和輸出為限幅值，轉(zhuǎn)速外環(huán)的輸出量極性不改變，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不在產(chǎn)生影響，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器相當于開環(huán)運行，這樣雙閉環(huán)變?yōu)閱伍]環(huán)電流負反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)由恒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)變

38、為恒電流調(diào)節(jié)，從而獲得極好的下垂特性，如圖2-11段。由上面的分析可得，轉(zhuǎn)速環(huán)要求電流迅速響應轉(zhuǎn)速的變化，而電流環(huán)則要求維持電流不變。這不利于電流對轉(zhuǎn)速變化的響應，有使靜特性變軟的趨勢。但由于轉(zhuǎn)速環(huán)設計的是外環(huán)，電流環(huán)的作用只想到于轉(zhuǎn)速環(huán)部的一種擾動作用而已，不起主導作用，所以只要轉(zhuǎn)速環(huán)放大倍數(shù)足夠大，最后仍然能靠的積分作用消除偏差，致使其靜態(tài)特性具有近似理想的特性曲線，如圖2-11虛線所示。AB圖2-6 雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性當兩個調(diào)節(jié)器都不飽和且系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)工作時，和。由于穩(wěn)態(tài)時兩個PI調(diào)節(jié)器輸入電壓偏差為0，給定電壓與反饋電壓相等可得參數(shù)為控制電壓 (2-3)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) (2-3)電流反饋

39、系數(shù) (2-3)其中，和是受運算放大器的允許輸入限幅電路電壓限制的。5、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)就是PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。ASR和ACR的傳遞函數(shù)為 (2-3) (2-3)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖見圖2-11。6、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中兩個調(diào)節(jié)器的作用1. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 使轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)無靜差； 對負載變化起抗干擾作用； 其輸出限幅值決定允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用 電動機起動時保證或得最大電流，啟動時間短，使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性； 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其他給定電壓變化； 當電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值

40、，起到安全保護作用，故障消除后，系統(tǒng)能自動恢復正常。 對電網(wǎng)電壓波動起快速抑制作用。2.5 PWM直流調(diào)速系統(tǒng)供電的基本原理直流脈沖寬度調(diào)制變流裝置是隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)而發(fā)展的。電動機。由脈沖寬度調(diào)制變換器件向電機供電的系統(tǒng)稱脈寬調(diào)制傳動系統(tǒng)，簡稱PWM-M系統(tǒng)。圖2-1為PWM-M系統(tǒng)原理框圖，通過調(diào)節(jié)PWM信號的脈沖寬度來控制電力電子器件的導通和關(guān)斷時間，從而改變輸出電壓的平均值，實現(xiàn)電機的平滑調(diào)速，直流脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)與相位控制傳動系統(tǒng)相比較，體積可縮小30%以上，裝置效率高，功率因數(shù)高。圖2-12.5.1 不可逆PWM變換器2.6 直流電動機的基本方程式直流電動機得基本方程式

41、是指直流電動機穩(wěn)定運行時電路系統(tǒng)的電壓平衡方程式、機械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式以與能量轉(zhuǎn)化過程中的功率平衡方程式。這些方程式反映了直流電動機部的勵磁過程，又表達了電動機的能量轉(zhuǎn)換，說明了直流電動機的運行原理。同時由于開關(guān)頻率的提高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗和發(fā)熱都比較小，低速性能好，穩(wěn)速精度高，系統(tǒng)通頻帶寬，快速響應性能好，動態(tài)抗干擾能力強。圖2-12.6.1 電壓平衡方程式直流電動機運行時，電樞繞組切割氣隙磁場產(chǎn)生感應電動勢。又右手定則可以判定電動勢Ea的方向與電樞電流Ia的方向相反，如圖2-1所示。以圖2-1中各個物理量的方向為參考正方向，就可以寫出他勵直流電動機的電壓平衡方程式 圖2-

42、12.6.2 轉(zhuǎn)矩平衡方程式2.6.3 功率平衡方程式3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB設計與仿真3.1 直流調(diào)速系統(tǒng)供電方案的選擇與設計3.1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)供電方案的選擇為了供給直流直流電動機的勵磁電流，旋轉(zhuǎn)變流機組通常專門設置一臺直流勵磁發(fā)電機GE，導致G-M系統(tǒng)設備多、體積大、費用高、效率低、安裝維護不方便和運行噪聲大等缺點。而晶閘管整流器雖具有效率高、體積小、成本低和無噪聲等優(yōu)點，但由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。晶閘管原件對過電壓，過電流都很敏感，因此晶閘管整流電流需設計許多保護環(huán)節(jié)，使電路設計復雜化。當系統(tǒng)處在深度調(diào)速狀態(tài)時，晶閘管的導通角很小，使得系統(tǒng)功率

43、因數(shù)很低，并產(chǎn)生諧波電流，引起電網(wǎng)電壓畸變，殃與附近的用電設備。隨著電力電子器件的迅速發(fā)展，由全控型可關(guān)斷器件實行開關(guān)控制，大多采用脈寬調(diào)制（PWM）變換器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)。與晶閘管可控裝置相比，PWM系統(tǒng)靜具有開關(guān)頻率高、低速運行穩(wěn)定、動靜態(tài)性能優(yōu)良、效率高等一系列有點。故在此選擇使用脈寬調(diào)制直流調(diào)速系統(tǒng)。3.1.2 PWM-M系統(tǒng)H型主電路的設計仿真直流PWM-M調(diào)速系統(tǒng)的主電路組成如圖6-31所示，主電路又四個電力場效應晶體管VF1VF4和四個續(xù)流二極管VD1VD4組成H型連接組成。當VF1和VF4導通時，有正向電流ii通過電動機M，電動機正轉(zhuǎn)；當VF2和VF3導通時，有反向電流i2通

44、過電動機M，電動機反轉(zhuǎn)。VF1VF4驅(qū)動信號調(diào)制原理如圖6-29所示，在三角波與控制信號Uct相交時，分別產(chǎn)生驅(qū)動信號Ub1、Ub4、Ub2、Ub3，波形如圖6-32。仿真系統(tǒng)圖中，H型變流器調(diào)用了多功能橋（Universal Bridge）,其參數(shù)設為2橋臂，abc在交流輸出端，開關(guān)器件為MOSFET（見圖4-34），當多功能橋用于直流PWM變流時，其驅(qū)動信號發(fā)生電路需要單獨設計，設計的驅(qū)動信號發(fā)生電路如圖6-35所示，圖中輸入端In1接脈沖調(diào)制信號，輸出端輸出四路MOSFET的驅(qū)動信號。脈寬調(diào)制由兩個PWM發(fā)生器（PWM Generator）模塊進行，其中上方的產(chǎn)生VF1和VF2的驅(qū)動信號

45、，下方的PWM發(fā)生VF3和VF4的驅(qū)動信號，為了使PWM發(fā)生器輸出的驅(qū)動信號順序與多功能橋的驅(qū)動順序一致，模型中加入了一個選擇器模塊（Selector），調(diào)整了脈沖序列。因為MOSFET有導通和關(guān)斷時間，為了避免上下橋臂的兩個管子同時導通和關(guān)斷，造成橋臂直通現(xiàn)象，需要有“死時”的限制，這里采取的辦法是使下方的PWM發(fā)生器輸入的控制信號Uct+0.001,即將Uct略微太高，使下方的PWM發(fā)生器輸出信號變窄一些，這樣上下橋臂兩個管子就不會同時導通和關(guān)斷。該PWM驅(qū)動信號發(fā)生電路仿真結(jié)構(gòu)圖如6-33所示，分支電路模塊。 圖6-22 圖6-23將控制信號通過互動開關(guān)與PWM分支電路模塊連接，雙擊互動

46、開關(guān)模塊既可以選擇控制信號Uct和-Uct,控制電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。 圖6-23 圖6-24圖6-24圖6-343.2 參數(shù)計算3.2.1 電動機參數(shù)計算勵磁電阻為： (2-3)勵磁電感在恒定磁場控制時可取；電樞繞組和勵磁繞組的互感為：因為 (2-3) (2-3) (2-3)額定轉(zhuǎn)矩為： (2-3)3.2.2 電流環(huán)參數(shù)計算與校驗一、時間常數(shù)確定整流裝置滯后時間常數(shù)： (2-3)電流濾波時間常數(shù)電流環(huán)小時間常數(shù)之和，按照小時間常數(shù)近似處理，取 (2-3)2、 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)要求，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，按典型型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可選用型電流調(diào)節(jié)器。其傳遞函數(shù)為：

47、 (2-3)檢查對電源電壓的抗擾性能： (2-3)參照表2-3的典型系統(tǒng)的抗擾性能，各項指標都可以接受。3、 計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)： (2-3)電流環(huán)開環(huán)增益：要求5%是按書表2-2，應取 (2-3)因此 (2-3) 于是，ACR的比例系數(shù)為： (2-3)4、 校驗電流調(diào)節(jié)器近似條件電流環(huán)截止頻率： (2-3)(1) 校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似的條件為： 滿足條件 。(2) 校驗忽略反電動勢對電流環(huán)動態(tài)影響的近似條件為： 滿足條件 。(3) 校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為： 滿足條件 。3.2.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算與校驗由于設計要求轉(zhuǎn)速無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有

48、積分環(huán)節(jié)；有根據(jù)動態(tài)設計要求，應按典型型系統(tǒng)設計轉(zhuǎn)速環(huán)。因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選擇PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：1、 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按照跟隨行和抗干擾能量都較好的原則，一般取。則ASR超前時間常數(shù)：；轉(zhuǎn)速開環(huán)增益：因此可得ASR的比例系數(shù)為：2、 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)近似校驗轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率（1）校驗電流環(huán)傳遞函數(shù)的近似條件是否滿足。現(xiàn)在，滿足簡化條件。（2）校驗小時間常數(shù)的近似處理是否滿足條件。現(xiàn)在，滿足近似條件。（3）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量。當h=5時，；而，因此，能滿足設計要求。3.3 仿真原件的選取與參數(shù)設定3.3.1 直流電動機仿真原件的選取與參數(shù)設定直流電動機(DC machine)模塊符號如圖3-1所示

49、圖3-1 DC machine模塊符號在MATLAB/Simulink仿真中，DC machine模塊比較全面的描述和反應了直流電動機的結(jié)以與電學特性和機械特性，可以很好的仿真一臺真實的直流電動機。此次畢業(yè)設計的直流電機相關(guān)參數(shù)根據(jù)3.2.1節(jié)直流電機參數(shù)計算可做如下圖設置：圖3-2 直流電動機參數(shù)設置在此對話框中，我們可以對直流電動機的電樞電阻和電感、勵磁電阻和電感、勵磁繞組和電樞繞組之間的互感、轉(zhuǎn)動慣量、粘滯摩擦系數(shù)、靜摩擦轉(zhuǎn)矩和初始速度的設置。3.3.2 電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器器件的選擇與參數(shù)設置電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器都選擇了PI調(diào)節(jié)器，在MATLAB/Simulink中，PI調(diào)節(jié)器符號如圖3-3：圖3-3該模塊部夠如圖3-4所示：圖3-4不難看出該模塊實現(xiàn)對輸入信號的比例放大和積分