资料.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中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。该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，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者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。该系统起动时，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Matlab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。—•设计目的1•了解自动控制系统学科。2•学习绘画双闭环直流调速系统的动态和稳态结构框图。3•掌握双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析。4•体会参数设计的过程及工程设计方法的基本思路。5.利用MATLAB仿真。二•直流调速系统设计1•双闭环直流调速系统的组成为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入资料.转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者实行嵌套连接，如图一所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面称为内环，转速环在外面，称作外环。这就形成了转速，电流反馈控制直流调速系统。2•双闭环的稳态结构图和静特性转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压，当调节器饱和时，输出达到限幅值,输入量的变化不再资料.影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况，电流调节器不进入饱和状态。3•双闭环直流调速系统的动态数学模型双闭环直流调速系统的动态结构图如图3所示，图中分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。为了引出电流反馈，在电动机的动态结构图中必须把电枢电流Id显4•双闭环直流调速系统的调速方法调节转速可以有三种方法：（1）调节电枢供电电压U;（2）减弱励磁磁通①；（3）改变电枢回路电阻R。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式最好。改变电阻只能实现有级调速;减弱励磁磁通虽然能够平滑调速,但调速的范围不大,资料.W(s)=ACRKGs+1)iiTs往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上做小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以改变电压调速为主。5•电流环、速度环的设计5.1初始条件某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下:直流电机参数为：额定电压U二220V，额定电流I=136A；额定转速n=1460rpm,C=0.132V-min/r，允许过载倍数九=1.5；晶闸管装置放大系数K=40；es电枢回路总电阻R=0.5。；时间常数T=0.03s,T=0.18s；电流反馈系数P=0.05V/A；lm转速反馈系数Q=0.007V-min/r。5.2电流调节器的设计（1）确定时间常数。电流环小时间常数之和。按小时间近似处理乙iT=T+T=0.0037s乙iOiS根据设计要求◎iw5%,并保证稳态电流无差，可将电流环校成典型I系统，典型I系统的跟随性较好，超调量较小。设传递函数的形式为：（2）计算电流调节器的参数电流调节器的超前时间参数：T=T=0.03sil电流开环增益：要求5%时，应该取KT=0.5，因此/XiK=—^=135-1T=0.03Si2TVi乙iK=1.013T=0.03i根据上述的设计参数，，b=4.3%<5%参照表1的典型I型系统动态抗扰性能，各项指资料.11\0.18sx0.03s=40.82s-1<®ci标都是可以接受的。TTm=—1=—TT22151120130ACmaxX100%Cb55.5%33.2%18.5%12.9%tm/T2.83.43.84.0tv/T14.721.72.730.4表1典型I型系统动态抗扰性能指标与参数的关系（3）校验近似条件电流环截止频率①=K=135.1s-1ciI1）晶闸管整流装置传递函数的近似条件=19...
