1、1 概述1.1 目前發展狀況對于那些在實際調試過程中存在很大風險或實驗費用昂貴的系統，一般不允許對設計好的系統直接進行實驗。然而沒有經過實驗研究是不能將設計好的系統直接放到生產實際中去的。因此就必須對其進行模擬實驗研究。當然有些情況下可以構造一套物理裝置進行實驗，但這種方法十分費時而且費用又高，而且在有的情況下物理模擬幾乎是不可能的。近年來隨著計算機的迅速發展，采用計算機對控制系統進行數學仿真的方法已被人們采納?！?】【2】 長期以來，仿真領域的研究重點是仿真模型的建立這一環節上，即在系統模型建立以后要設計一種算法，以使系統模型等為計算機所接受，然后再編制成計算機程序，并在計算機上運行。因此產

2、生了各種仿真算法和仿真軟件。matlab提供動態系統仿真工具simulink，則是眾多仿真軟件中最強大、最優秀、最容易使用的一種。它有效的解決了以上仿真技術中的問題。在simulink中，對系統進行建模將變的非常簡單，而且仿真過程是交互的，因此可以很隨意的改變仿真參數，并且立即可以得到修改后的結果。另外，使用matlba中的各種分析工具，還可以對仿真結果進行分析和可視化。【3】【4】simulink可以超越理想的線性模型去探索更為現實的非線性問題的模型，如現實世界中的摩擦、空氣阻力、齒輪嚙合等自然現象；它可以仿真到宏觀的星體，至微觀的分子原子，它可以建模和仿真的對象的類型廣泛，可以是機械的、電

3、子的等現實存在的實體，也可以是理想的系統，可仿真動態系統的復雜性可大可小，可以是連續的、離散的或混合型的。simulink會使你的計算機成為一個實驗室，用它可對各種現實中存在的、不存在的、甚至是相反的系統進行建模與仿真。直流電機具有良好的起制動性能，易于在較廣范圍內平滑調速，在許多高性能可控電力拖動系統中得到廣泛應用，如軋鋼機、龍門刨床、高層電梯、高精度機床等。直流調速系統在理論上與實踐上都比較成熟，從反饋閉環控制的角度來看，它又是交流調速的基礎，但是雙閉環調速，雙閉環可逆直流調速系統結構復雜，在研究和設計的過程中，許多參數的選擇需要反復調試，運用計算機仿真技術對系統進行仿真，將會為研究和設計

4、工作提供有力的支持，在計算機仿真系統時，可以方便地對參數進行設置，得到合理的參數組合，為系統的實現提供條件。【5】【6】1.2 本設計內容及要求本次論文基于matlab/simulink對直流調速系統尤其是單閉環有差、轉速電流、雙閉環直流調速系統進行了建模與仿真。因此有兩個設計需要完成。該文對單閉環，轉速、電流雙閉環直流調速系統進行了計算機仿真研究。直流調速系統是一個復雜的動控制系統，在設計和調試過程中有大量的參數需要計算和調整。運用傳統的設計方法工作量大，系統調試困難。隨著計算機技術的發展，在軟件和硬件方面提供了舯好的設計平臺。此次論文運用matlab軟件建立了調速系統的仿真模型?！?】利用

5、simulink中仿真功能對系統進行了仿真，仿真的結果證明了該方法的可行性、合理性。利用仿真技術可以很大程度地減少雙閉環直流調速系統設計和調試強度?！?】【9】2.系統方案選擇2.1 系統方案選擇晶閘管直流電動機調速系統是常用的調壓調速系統（v-m），目前發展已較成熟，系統的快速性、可靠性和經濟性也不斷提高，應用非常廣泛。因此，此次論文采用此系統?！?0】v-m系統組成：（1）對象：直流電動機m及工作機械； （2）傳感器：測速發電機tg，輸入n，輸出；（3）控制器：r、rc運算放大器；（4）執行器：晶閘管可控整流器（v）。2.1.1晶閘管變流器這是本系統最重要環節。整流器的輸入輸出特性主要取決

6、于觸發器的輸入輸出特性。而整流器的輸出電壓，除了與其主電路（單相、三相，半波全波）有關外，主要取決于其輸入（移相角）。2.1.2 vm調速系統的特點1 晶閘管的單向導電性由于晶閘管的單向可控導電性，給系統可逆運行帶來不便。（1） 半控型整流電路及有續流管的整流電路，只允許系統單象限運行。（2） 全控整流電路可以實現有源逆變，允許帶位能負載的電動機工作在制動狀態，獲得二象限運行。（3） 兩組全控整流電路，可實現四象限運行。2 觸發脈沖相位控制這是晶閘管整流器最常用的方式，改變控制電壓，使觸發脈沖移相，改變導通角，調節整流器輸出電壓。3 平波電抗器實際上是交流電源的一部分，是脈動的，這對機械及電網

7、是不利的。因此，除增加整流電路的相數，必須加平波電抗器以抑制輸出電壓的脈動。【11】4 電流的連續和斷續由于電壓的脈動，所以，電流可能出現兩種情況：（1）連續：當平波電抗足夠大，且電動機負載足夠大時。（2）斷續：當平波電抗較小，且負載較小時。 電流斷續，系統為非線性，運行中會出問題，應加以防范、避免。5 v-m系統的機械特性所謂機械特性就是在電阻電壓一定的條件下，轉速n與轉矩（或電流）的關系n=f(i)。由于電流的連續和斷續，故機械特性也昉兩種情況：（1） 連續特性：電流連續時，改變移相角，可得一系列平行的斜直線。此時，晶閘管整流器就是一個線性的可控電壓源。注意，特性連續的條件是平波電抗器足夠

8、大負載足夠大。否則，就是斷滭的。（2）斷續特性：當負載較輕，電流較小時，電流可能出現斷續，則機械特性亦斷續.當電流斷續時，v-m系統的機械特性具有兩個特點：1）系統理想空載轉速升高。2） 特性變軟出現上翹的非線性現象，很小的電流變化可能引起很大的速度變化?！?2】【13】2.1.3 控制器控制器就是這里的調節器，常用的有四種：（1）比例調節器（p），構成有靜差系統。（2）比例積分調節器（pi），構成無靜差系統。（3）比例微分調節器（pd），增加系統阻尼改善平穩性。（4）比例積分微分調節器（pid），全面提高系統品質。2.1.4 傳感器調速系統中常用的檢測元件有以下幾種：1 直流電壓檢測元件 電

9、量的檢測最容易，關鍵是要解決問題。主電路是高電壓，測量與控制電路是低電壓，高低電壓電路必須隔離。2 交流電壓檢測元件 交流隔離很簡單，采用變壓器。而直流必須采用調制器變成交流（方波），其幅值與被測電壓相等，再用變壓器隔離后，經解調器變成直流電壓。調制解調器采用電子開關電路實現。2.1.5 轉速檢測單元這是調速系統主要的傳感器，精度及動態響應要求最高，是反饋系統質量的關鍵部件，目的是將轉速變成與之成比例的電壓信號。1 直流測速發電機tg實際上就是一個小型直流發電機。有永磁式和他勵式兩種，在恒定勵磁下，輸出電壓與轉速成正比。2 交流測速發電機交流測速發電機分為同步測速發電機和異步測速發電機兩種。

10、（1）優點是能將轉速變成比例的交流信號，結構簡單，價格便宜，無電刷及電刷壓降，維護方便。（2）缺點是存在相角誤差及剩余電壓，用于直流系統時還需整流，影響反饋信號準確度。2.2 直流調速系統方案2.2.1 直流電動機調速方法由直流電動機轉速方程：n= （式2.1 ） 式中：n：轉速（r/min）; u：電動機電樞電壓（v）;i：電動機電樞回路電流（a）; ：電樞回路電阻（）;c：電動機結構參數決定的電動勢常系數；：勵磁磁通（wb）； c：電動勢轉速比 ,；有轉速方程可知，只有三項可變。所以，調速方法有四種。1 降壓調速。 使電樞供電壓u下降，則電動機轉速n下降，由于電動機繞組絕緣有限，電動機電樞

11、不能高于額定電壓u，所以是降壓調速。使用于額定轉速以下一定范圍內的無級調速的場合。降壓調速屬于恒功率調速。2 弱磁調速使勵磁磁通超過額定值易飽和。所以，只能弱磁調速。使用于額定轉速以上的小范圍內無級調速場合。弱磁調速屬于恒功率調速。【14】3 變阻調速。使增大（串電阻r），則n下降。由于串電阻r要消耗功率（ir），機械特性變差。所以，只適合用于小功率有級調速的場合。4 調壓調磁調速既變壓又變磁，互相配合，可以獲較寬的無級調速范圍。在n以下，降壓調速；在n以上，弱磁調速。2.2.2 直流電動機的供電方法由于三相交流電動機ma、驅動直流發電機g及勵磁發電機ge，直流發電機的勵磁是可變的（可正可負）

12、，經功率放大器ag。所以輸出電壓是可控的。此系統設備多、體積大、費用高、效率低。但運行可靠、維修方便，在目前的生產設備中尚在應用。這是因為gm系統機械特性是線性的，較硬，且可靠耐用。3 單閉環調速系統31 單閉環調速圖3.1 單閉環調速系統原理圖3.1.1 系統組成圖4-5 直流電機等效圖如圖3-1，可見單閉環直流調速系統是指只有一個轉速負反饋構成的如圖3.1，可見單閉環直流調速系統是指只有一個轉速負反饋構成的閉環控制系統。在電動機軸上裝一臺測速發電機tg,轉出與轉速成正比的電壓與給定電壓比較后，得到偏差電壓，經放大器fd，產生觸發裝置cf的控制電壓用以控制電動機的轉速。【15】【16】3.2

13、 直流調速系統靜特性分析3.2.1各環節傳遞系數控制器的放大系數為： （式3.1）觸發器與晶閘管整流器器比例系數： （式3.2） 電動機輸入輸出關系： （式3.3） 轉速反饋環節傳遞系數： （式3.4）式中：-反饋電壓； -分壓比；-測速發電機傳遞系數。圖3.2：系統的靜態框圖由圖3.2可見，調節過程，系統有兩個調節過程，即：一個是電動機自身的特性決定的自衡過程；另一個是反饋控制過程，循環往復，直到很小，為止，n達到新的平衡。其過程如圖3.2圖3.3 系統調節過程3.2.2開環特性與閉環特性比較由靜態框圖可得開環系統機械特性（靜態轉速方程）為： (式3.5)閉環靜特性： （式3.6）式中：k-

14、開環增益，k=； -開環、閉環理想空載轉速，；-開環、閉環靜態轉速降。（1）閉環特性要比開環特性硬的多。由式3.5，3.6得： （式3.7）式中： -閉環開環轉速降?？梢?，閉環系統轉速降是開環系統轉速降的1/（1+k）（2）閉環系統比開環系統靜差率小的多。閉環系統和開環系統靜差率分別為： （式3.8） （式3.9）式中：-閉環開環轉差率。但（一定如此）時，可見閉環系統靜差率是開環系統的1/1+k。（3）閉環系統調速范圍比開環系統調速范圍大的多。開環和閉環調速范圍分別為： （式3.10） （式3.11）式中：-開環閉環調速范圍。由于，所以當靜差率一定時（4）保證閉環和開環轉速一致1：閉環給定電源

15、電壓提高（1+k）倍，由于閉環與開環給定電源不變，所以不變。改變給定電源不行。2：閉需加前置放大器，閉環系統實際輸入為偏差，是很小的，要獲得與開環系統同樣的輸出n，必須將加以放大。所以，控制器一定要有放大功能（kp）。（5）閉環靜特性與開環靜特性的關系圖3.4 開、閉環靜特性關系圖 如圖3.4, 設系統原工作點為點（），當負載增大,增大到，則開環系統工作點變為點，而閉環控制使增大，所以閉環工作點為點（）。若工作點在點（），當增大到，則開環系統工作點變為b'點，而閉環由于負反饋使增大到，即閉環工作在c點。由上述分析可得，閉環系統靜特性，實際上就有許多不同的與開環靜特性相應的工作點組成的。

16、反饋系統提高了機械硬度，原因是負反饋是電動機的電樞電壓自動適應負載的變化。所以機械特性硬度大大提高。3.22 數學模型為了對系統進行穩定性和動態品性等動態分析，必須首先建立起系統的動態數學模型。1額定勵磁下直流他勵電動機的數學模型他勵直流電動機的等效電路如圖圖3.5 直流電機等效圖當電流連續時，不考慮電刷壓降，電樞回路的電壓平衡方程為 （式3.12）額定勵磁下電動機的感應電動勢方程為： e=n （式3.13） 額定勵磁下電動機電磁轉矩方程為： （式3.14）電動機傳動系統的運動方程式為： （式3.15）整理后： （式3.16）式中：:為包括電機空載轉矩在內的負載轉矩，m：:為電力拖動系統運動部

17、分折算到電動機軸上的飛輪力矩，；=:為電動機額定勵磁下的轉矩電流比，；:直流電動機轉矩常數，n/m;:為電樞回路的電磁時間常數，s;:為電力拖動系統機電時間常數，s；:為負載電流，a。在零初始條件下，對上式取拉氏變換的電壓和電流間的傳遞函數： （式3.17）電流與電動勢的傳遞函數為： (式3.18) 可以看出，直流電動機有兩個輸入量，一個是理想整流電壓，另一個是負載電流。前者是控制輸入量，后者是擾動輸入量。擾動量為零時傳遞函數為：() （式3.19） 2 晶閘管整流與觸發裝置數學模型由于普通晶閘管變流器是半控型裝置，某相晶閘管一旦觸發導通，控制極便失去作用，只有該相承受反壓或斷流時晶閘管才能被

18、關斷。也就是說 ，某相晶閘管觸發導通后，在尚未關斷之前，雖然改變了控制電壓的值，但整流電壓的瞬時波形和角并不立刻跟隨值變化。這個滯后時間稱作晶閘管整流裝置的失控時間，以表示。一般而言，； 其中f是交流電源頻率；m為一周內整流電壓的波頭數。晶閘管觸發和整流裝置輸入輸出關系為： (式3.20)應用拉氏位移定理，其傳遞函數為： (式3.21)由于很小，可將晶閘管近似為慣性環節來處理，其傳遞函數為： (式3.22) 3單閉環調速系統的數學模型單閉環調速系統可以看作三階線性系統。當不考慮負載時，即，系統開環傳函為： (式3.23) 式中：。則系統的閉環傳遞函數為： (式3.24)32.3仿真模型 直流電

19、機的數學模型： 圖3.6 電機仿真圖晶閘管和觸發裝置數學及仿真模型圖3.7 系統仿真圖數學模型： 將晶閘管和整流裝置按一階慣性環節近似處理后，單閉環調速系統可以看作三階線性系統。當不考慮負載，即時，系統開環傳遞函數為：（k=46.7） (式3.25)所以系統的仿真模型如圖3.7。由上述模型，可以在simulink里進行仿真。圖3.8 階躍響應圖1）階躍響應圖的繪制 如圖3.82）啟動過程仿真圖3.9 電流id波形圖圖3.10轉速n的波形圖圖3.11 電壓u ct的波形圖3.3 帶電流截止環節的單閉環調速3.3.1 系統結構工作原理系統要實現截流反饋，須在系統中引入電流截止負反饋環節。在轉速閉環

20、調速系統的基礎上引入電流截止負反饋環節，即可構成帶電流截止負反饋的單閉環調速系統，其原理如圖3.12：該環節有兩部分組成：其一為反應主回路電流信號大小的檢測部分：其二為比較電壓部分。檢測主回路電流大小的信號電壓從串聯在主回路中的小電阻上取得，即正比于電流。比較電壓由一個輔助電源經電位器提供，調節的大小即可調節比較電壓值，從而改變截止電流的數值?！?7】 圖 3.12 帶電流截止負反饋的單閉環調速系統圖4-14 帶電流截止負反饋的單閉環調速系統3.3.2 帶電流截止負反饋的單閉環調速系統的靜特性電流截止負反饋環節的輸入與輸出特性如圖3.13：它表明：當輸入與輸出相等，構成線性環節；當時，輸出為零

21、。這樣的兩段式特性構成一個非線性環節，將它畫在方框中，再和系統的其他部分連接起來，即得帶電流截止負反饋的單閉環調速系統穩態結構圖如圖3.14 圖3.13 電流截止負反饋環節的輸入與輸出特性 圖3.14電流截至止負反饋的單閉環調速系統穩態結構圖 由此結構圖可導出該系統兩段特性的方程式：當時，電流負反饋被截止： (式3.26) 當時，電流負反饋起作用： (式3-16)將上述兩式畫成靜特性如圖3.15圖3.15 系統兩段靜止性當電流負反饋被截止后，系統特性與轉速負反饋的單閉環調速系統相同，靜特性如圖段，特性較硬；電流負反饋其作用時靜特性為ab段，特性很軟。3.2.3帶電流截止負反饋的單閉環調速系統的

22、動態特性用帶pi調節器的轉速負反饋外加電流截止負反饋的直流單閉環調速系統，能實現轉速無差調節，限制啟動、制動時的最大電流，對一般調速系統基本上符合要求。電流到達最大值后，由于電動機反電動勢的作用，使電流迅速下降，電動機轉矩也隨之減小，使啟動加速過程變慢，啟動時間變長。【18】最好的辦法是在啟動時保持電流為允許的最大值，使系統加速啟動，到達穩態轉速后又讓電流立即降低，轉入轉矩和負載相平衡的穩態運行如圖中曲線。下圖即為單閉環調速系統仿真圖：圖3-16 系統仿真模型4.轉速、電流雙閉環直流調速系統 4.1 系統組成轉速、電流雙閉環調速系統原理如圖4.1在電路中，asr和acr 實行串級連接，由asr

23、去驅動acr，再由acr控制觸發電路。圖中速度調節器asr和電流調節器acr均為比例加積分調節器，其輸入和輸出均設有限幅電路。圖4.1 轉速、電流雙閉環調速系統原理圖可見該系統有兩個反饋回路，構成兩個閉環回路（故稱雙閉環）。其中一個是由電流調節器acr和電流檢測反饋環節構成的電流環，另一個是由速度調節器asr和轉速檢測反饋環節構成的速度環。由于速度環包圍電流環，因此稱電流環為內環，稱速度環為外環。4.2 工作原理4.2.1 電流調節器acr的調節作用電流環為由acr和電流負反饋組成的閉環，它的主要作用是穩定電流,有效抑制電網波動的影響。由于acr為pi調節器，因此在穩態時，其輸入電壓=0 (式

24、4.1)由此可知，在穩態時，。此式的物理含義是當為一定的情況下，由于電流調節器acr調節器作用，整流裝置的電流將保持在。的數值上。假設，其自動調節過程如下，即圖4.2電流調節器acr的調節作用直到=，=0，調節過程才結束.這種保持電流不變的特性，將使系統：（1）自動限制最大電流。由于asr有輸出限幅，限幅值為，這樣電流的最大值便為，當時，電流環將使電流降下來。由上式可見，整定電流反饋系數調節電位器rp3或整定asr限幅值，即可整定數值，一般整定=22.5。（2） 能有效抑制電網電壓波動的影響。當電網電壓波動而引起電流波動時，通過電流調節器acr 的調節作用，使電流很快恢復原值。在雙閉環調速系統

25、中。在雙閉環調速系統中，電網電壓波動對轉速的影響幾乎看不出來（在僅有轉速環的單閉環調速系統中，電網電壓波動后，要通過轉速變化來進行調節，這樣，調節過程慢的多，速降也大），即：4.2.2速度調節器asr的調節作用速度環是由asr和轉速負反饋組成的閉環，它的主要作用是保持轉速穩定，并最后消除轉速靜差。圖4.3調度調節器asr的調節過程由于asr也是pi調節器，因此穩態時： （式4.2） 由此式可見，在穩態時。此式的物理含義是當為一定的情況下，由于速度調節器asr的調節作用，轉速n將穩定在的數值上。假設其自動調節過程如下，即圖4.3。直至，調節過程才結束。由上面分析還可見，轉速環要求電流迅速響應轉速

26、的變化而變化，而電流環則要求維持電流不變。由于轉速環是外環，電流環的作用只相當于轉速環內部的一種擾動而已，不起主導作用。只要轉速環的開環放大倍數足夠大，最后仍然能靠asr的積分作用，消除轉速偏差。4.3 雙閉環直流調速系統的靜特性在正常運行時，電流調節器acr是不會達到飽和狀態的。對靜特性來講只有轉速調節器asr飽和與不飽和兩種情況。1 速度調節器asr不飽和時的特性（1） asr的輸入偏差電壓，所以u轉速n。圖4.3 速度調節器asr不飽和時圖4.4速度調節器asr飽和時n=f(u),將的特性成為控制特性，有時也稱調節特性，得到u與近似線性關系的特性曲線，如果在負載兩端接一個轉速表，測出轉速

27、n，就可以繪出n=f(u)特性曲線。（2） acr的輸入偏差電壓，由于，則當設定某一轉速時，u為某一值時負載到額定負載變化時即從時，a為一水平直線。此特性有時簡稱為負載特性。2 速度調節器asr飽和時的特性當asr輸出達到飽和，轉速外環呈開路狀態，轉速變化對系統不能產生影響。系統由恒轉速變為恒電流調節，雙閉環變成一個電流無靜差單閉環系統。穩態時：當電動機發生嚴重過載時，acr限制增長，并使轉速迅速下降，當電動機出想堵轉時，此時n加速下降加速上升>0,于是asr進入飽和段,不再起調節作用.同時,當,將使4.4 雙閉環調速系統建立模型及其仿真某晶閘管供電的雙閉環直流調速系統，整流裝置采用三相

28、橋式電路，基本數據如下：例：直流電動機：220v、130a、1500r/min、=0.132vmin/r,允許過載倍數：晶閘管裝置放大系數：=40電樞回路總電阻：r=0.5時間常數：，電流反饋系數：轉速反饋系數：設計要求：無靜差；動態指標：電流超調量；啟動到額定轉速時的轉速超調量求解如下：1 系統的建模根據直流調速系統工程設計方法及相關資料可得系統各參數如下：acr的比例系數：； acr的超前時間常數；asr的比例系數：； asr的超前時間常數；整流裝置滯后時間常數，三相式電路平均失控時間=0.0017s；電流濾波時間常數，三相橋式電路每個波頭的時間是3.33ms,為了基本濾平波頭，應有（）=

29、3.33ms，因此取=0.002s.轉速濾波時間常數，根據所用測速發電機紋波情況，取則可得此雙閉環調速系統的數學模型：給定濾波環節： asr環節： 電流給定濾波： acr環節： 整流觸發環節： 電樞回路： 轉速傳遞函數： 電流反饋濾波： 轉速反饋濾波： 由上述各環節可得系統仿真模型如圖4.6: 圖4.6，轉速 電流雙閉環仿真圖2系統仿真在穩態工作點上，電動機轉速是由給定電壓 決定的，asr的輸出量由負載電流決定，而與轉速給定值無關，acr的輸出量則同時取決于和的大小。pi調節器其輸出量的穩態值與輸入無關，而總是由它后面環節的需要決定。因此acr、asr調節器的輸出限幅為：=1.5130a=12

30、.09v； u=7.5v1）系統的仿真 設置雙閉環控制的一個主要目的就是要獲得接近于理想的啟動過程。如圖所示啟動過程可分為三個階段。第一階段為電流上升階段。啟動時，轉速調節器asr的輸入端突加給定電壓，由于電動機慣性的作用，轉速及轉速反饋電壓增長較慢，轉速調節器在給定階躍信號作用下，迅速飽和，其輸出突跳到限幅值。在啟動過程中，轉速反饋電壓不斷上升，但只要轉速為超過給定值，則轉速調節器asr的輸入偏差電壓總是大于0。因此輸出值將一直處于限幅值，并輸出最大電流給定電壓值電流調節器acr。由于電流反饋電壓隨著電流上升，acr的輸入偏差電壓就衰減，開始時，電流由于acr的積分作用而上升，當與相等時，電

31、流就上升到最大值，第一階段結束。第二階段是恒流等加速度啟動階段。這是雙閉環系統起動的主要階段。在這段時間內，轉速調節器仍處于飽和狀態。只有電流調節器起調節作用，基本上保持電流為，因此獲得了啟動時間最短的啟動過程。電動機在這個階段中，以恒定的加速度線性上升，直到轉速達到給定值。隨著轉速及反電勢的迅速上升，使略有下降，產生偏差電壓，acr就起調節作用，使作進一步增長，又促使回升至最大值。當轉速按線性不斷增長時，電流調節器就不斷重復上述的恒流調節。也按線性不斷增長。第三階段使轉速調節階段。在這階段轉速調節器asr也一起參與調節。系統進入雙閉環調節階段。asr處于主導地位，而acr的作用是使電流跟隨a

32、sr的輸出而變化。【19】【20】 這階段開始時轉速以達到給定值。轉速反饋電壓等于給定電壓，asr的輸入偏差出現了速度超調，>。于是asr的輸出迅速下降而退出飽和,并參與系統的調節作用。的下降是也下降，但當>時，轉速繼續上升。當<后，在負載力矩作用下電動機開始減速，經過asr、acr的調節直至穩定。系統達到穩定后，=，n=,asr和acr的輸入偏差均為零，但是由于積分作用，他們都有恒定的輸出電壓。圖4.7 電流波形圖圖4.8 電壓的波形圖圖4.9 轉速波形圖5結論本文對單閉環、雙閉環直流調速系統進行了計算機仿真研究。直流電機具有良好的起制動性能，易于在較廣范圍內平滑調速，在許

33、多高性能可控電力拖動系統中得到廣泛應用，如軋鋼機、龍門刨床、高層電梯、高精度機床等。直流調速系統在理論上與實踐上都比較成熟，從反饋閉環控制的角度來看，它又是交流調速的基礎。雙閉環直流調速系統是一個復雜的自動控制系統，在設計和調試過程中有大量的參數需要計算和調整。運用傳統的設計方法工作量大，系統調試困難。隨著計算機技術的發展，在軟件和硬件方面提供了良好的設計平臺。此次論文運用matlab軟件建立了調速系統的仿真模型。利用simulink中仿真功能對系統進行了仿真，仿真的結果證明了該方法的可行性、合理性。利用仿真技術可以很大程度地減少雙閉環直流調速系統設計和調試強度。【21】本次論文雖然較全面的探

34、討直流調速系統，但是仍有許多遺憾之處：1 此論文主要討論的系統均屬于不可逆調速系統，它僅適用于要求不改變電動機旋轉方向，同時對停車的快速性又無要求的生產機械，如造紙機、車床、鏜床等。然而，在實際生產中，有許多生產機械卻要求電動機既能正、反轉，又能快速制動，這類生產機械的拖動，需要四象限運行的特性。這就用到了可逆調速系統。因此對可逆直流調速系統的研究就成了以后工作的方向之一。2 工業生產發展到較高階段，如冶金軋機、電氣機車、電梯的出現要求傳動電動機能快速正反轉，起動力矩大，快速制動，停位準確，調速范圍大，精確度高，響應快，因此在傳統調速中一直采用直流電動機，運行了幾十年。但由于直流電動機的換向器

35、及電刷在大容量方面問題較多，而且維護量大，1970年后逐步被交流同步機及異步機變頻調速代替。與直流電動機相比具還有下列以下優點：(1)單機容量不受限制；(2)體積小，重量輕，占地面積小(3)轉動慣量??；(4)動態響應好；(5)維護簡單化；(6)節約能源。由此可見對交流調速進行研究也是必要的。3 隨著高新技術的進一步發展，數字化、智能化、網絡化以成為調速系統（無論是直流調速還是交流調速系統）發展的趨勢。數字化是智能化、網絡化的基礎。因此數字調速系統的研究成為以后工作的重中之重。 參考文獻1 梅曉榕,柏桂珍,張卯瑞等. 自動控制元件及線路m. 北京：科學出版社，2005.2 晁勤 ，傅成乎. 自動控制原理m. 重慶：重慶大學出版社,2001.3 趙文蜂. matlab控制系統設計與仿真m. 西安：西安電子科技大學出版社.2002.4 魏克新 ,王云亮 ,陳志敏. matlab語言與自動控制系統設計m. 北京：機械工業出版社.5 蔡啟仲. 控制系統計算機輔助設計m. 重慶 ：重慶大學出版社,2003.6 賀益康 ,潘再平. 電力電子技術m. 北京：科學出版社,2005.7 姚憔耕, 愈文根. 電氣自動控制m.2005.8 張愛玲 ,李嵐 ,梅麗風. 電力拖動與控制m. 北京 ：機械工業出版社.9