直流电机双闭环调速系统MATLAB仿真

1、标题：标题：直流电动机双闭环速度控制系统直流电动机双闭环速度控制系统名称：名称：学习编号：专业类别：传记工程学科和自动化传记工程学科和自动化讲师：讲师：一，一，直流电动机双闭环速度控制系统模块功能直流电动机双闭环速度控制系统模块功能图1直流电动机双闭环速度控制系统模块功能图1图2是直流电动机速度、电流双闭环速度控制系统图。调速系统包括两个反馈控制闭环。内环是电流控制回路，外环是速度控制回路。速度调节器和电流调节器都是PI调节器，可以实现直流电机速度的静态无差异调节和快速动态响应。以由硬件组成的双闭环调速系统为例，说明了系统的工作原理，如图2所示。直流电动机将给定速度信号ug与反馈速度信号ufn

2、进行比较，速度输入信号un=ug-ufn，输入速度PI调节器ST，输出信号与给定电流的信号un，电流反馈信号ufi进行比较，电流PI调节器LT的输入信号ui=un-ufi，输出信号uk是触发CF的相移电压图3是MATLAB的直流电动机速度、电流双闭环调速系统的Simulink模拟模型。然后介绍了模型中每个模块的功能。图3双闭环调速系统Simulink模拟模型1，速度给定模块图1在图4所示的速度给定模块、一阶段信号、表1中的模块参数表中，速度给定信号的阶段时间STEP时间为0.8s，阶段信号初始值Initial value为120rad/s，稳定值Final value牙齿模块的功能是将生成步长

3、速度的指定信号wef输入速度调节器。表1 2，速度调节器图5图5是速度调节器模块，输入信号是速度指定信号wef和速度反馈信号WM，输出信号Iref是电流调节器的电流指定信号。表2中的模块参数表显示了牙齿PI调节器的比例系数kp=1.6、积分系数ki=16、最大输出限制值Current limit为30A。牙齿模块的功能是通过电动机速度的闭环控制输出电流调节器的指定信号Iref。表2 3，电流调节器图6图6是电流调节器模块，输入信号是给定电流的信号Iref和电流反馈信号Ia，输出信号是GTO的截止开关信号。如表3中的模块参数表所示，迟滞现象宽度Hysteresis Band为2A，当两个电流输入

4、量的差值超过2A时，输出GTO打开或信号关闭时，调整电路。牙齿模块的功能是通过生成GTO的门级信号打开或关闭电源，调整电枢电流是否在允许范围内。表3 4，PWM触发模块图7图7是PWM触发模块，A是280V的直流电源供应设备，输入信号，即GTO的门级信号G是电流调节器的输出信号。G在高工作日时GTO开机，电源电压添加到电枢两端，G在低工作日时GTO关闭，电枢电压为零。表4中的模块表参数表明，晶闸管组件中的阻力Resistance Ron为0.05，晶闸管组件中的电感Inductance Lon为0H，晶闸管组件中的正向管道压降Forward voltage Vf为1V。电流下降10%的时间Cu

5、rrent 10% fall time为1us，电流延迟时间Current tail time为1us，初始电流初始电流Initial current Ic为0。牙齿模块的功能是通过GTO的关闭和开通输出PWM波改变电枢的双端电压，并在适当的范围内控制电枢电流。表4 5，转矩给定模块图8图8是直流电动机的转矩给定模块。一级信号。在表5的模块参数表中，可以知道转矩给定信号的步长时间。步长时间为1.5s，步长信号初始值为Initial value 5nm，稳定值为Final value 25nm。牙齿模块的功能是信号TL，它通过直流电动机的负载转矩生成阶跃式Z转矩。表5 6，直流电动机模块图9图9

6、为直流电动机模块，直流电动机电枢两端半并行二极管D1为双流电路，电枢串联平波电抗器Ls保持电流连续性，磁圈连接240V直流电源通过其他激励为电动机提供一定的磁通量。如表6中的模块参数表所示，电动机电枢电阻Ra为0.5。电枢电感La为0.01H，磁绕组电阻Rf为240，磁电感为Lf 0，电枢绕组和磁绕组的相互电感Laf为1.23H，转动惯量J为0.05kgm2。牙齿模块是直流电动机的主电路。表6 7，速度和电流反馈模块图10图10是速度和电流反馈模块，从电枢末端获取电枢电流和转子速度，输出信号是速度反馈信号WM和电流反馈信号Ia。牙齿模块的功能是得到电机速度反馈量和电枢电流反馈量，形成负反馈控制

7、。8、反馈电流过滤器模块图11图11是反馈电流的过滤器模块，过滤反馈电流Ia。9、示波器模块图12图12示出了作为示波器模块的电枢电压Va、电枢电流Ia和速度WM的波形。2，2，模拟结果分析模拟结果分析图13根据模拟模型的原始设定参数进行模拟，得到如图13所示的模拟结果。00.6s是直流电动机启动阶段，在0.8s时，指定速度突然变化，在1.5s时，载荷转矩突然变化。由于电流变化较为频繁，电流调节器LT的输出电平高低频繁，GTO的开关频率高，因此从当前时间轴来看，直流电动机电枢电压Va波形呈带状。放大时间基础后，可以看到电枢电压为脉宽调制波(PWM波)，如图14所示。图14 1，开始阶段开始阶段可以分为三个阶段。(1)启动启动的直流电动机。启动时电动机速度反馈ufn为0，给定速度ug=120rad/s，速度调节器ST输入un=ug，ST饱和输出限制Idmax，速度为开环控制。电流给定值为Idmax，电流反馈值为0，差异超过电流迟滞现象调节器LT的迟滞现象宽度。LT输出高电平、GTO传导、电枢两端电压为280V，电枢电流达到最大