所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。开环机械特性和闭环静特性的比较如图所示。图开环机械特性和闭环静特性的比较由此看来，闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降。转速控制闭环调速系统的调速指标调速范围生产机械要求电动机提供的最高转速,未找到引用源。和,未找到引用源。最低转速之比叫做调速范围，用字母表示，即本科毕业设计说明书论文第页共页其中,未找到引用源。和,未找到引用源。般都指电机额定负载时的转速。静差率当系统在转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落,未找到引用源。，与理想空载转速,未找到引用源。之比，称作静差率，即静差率用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度。它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度越高。调速范围和静差率两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义，脱离了对静差率的要求，任何调速系统都可以得到极高的调速范围反过来，脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了。调速范围静差率和额定速降的关系以电动机的额定转速为最高转速，若带额定负载时的转速降落为，则该系统的静差率应该是最低速时的静差，即于是,未找到引用源。，而调速范围为将上面的式代入，得本科毕业设计说明书论文第页共页式表示变压器调速系统的调速范围静差率和额定速降之间所应满足的关系。对于同个调速系统，它的特性硬度或,未找到引用源。值是定的，如果对静差率的要求越严，也就是要求越小，系统能够允许的调速范围也越小。反馈控制规律从静特性分析中可以看出，闭环系统的开环放大系数值对系统的稳定性影响很大，越大，静特性就越硬，稳态速降越小，系统的稳态性能越好，在定静差率要求下的调速范围越广。总之越大，稳态性能就越好。然而，只要所设置的放大器仅仅是个比例放大器，即常数，稳态速差只能减小，不能消除，因为闭环系统的稳态速降为只有∞才能使,未找到引用源。，而这是不可能的。无静差单闭环直流调速系统及其特性比例放大器运算放大器用作比例放大器也称比例调节器调节器，如图所示。图比例放大器也称比例调节器调节器和分别为放大器的输入和输出电压，为同相输入端的平衡电阻，用以降低放大器失调电流的影响，放大系数为比例积分放大器采用比例积分调节器时，如果对系统的稳态精度要求很高，常需要放大系数大，本科毕业设计说明书论文第页共页但却使系统不稳定如果加上校正装置，系统就稳定了，但快速性却下降了提高截止频率可以加快系统的响应，又容易引入高频干扰。比例积分调节器线路图如图所示。图比例积分调节器线路图无静差调速系统的引入在有静差转速负反馈单闭环直流调速系统中，由于采用了比例调节器调节器，因而稳态时的转速只能接近于给定转速值，而不可能完全等于给定转速值。提高开环增益只能减小转速降落而不能完全消除转速降落。为了完全消除转速降落，实现转速无静差调节，根据自动控制原理，可以在转速系统中引入积分控制规律，用积分调节器调节器或比例积分调节器代替比例调节器。虽然积分调节器能使系统在稳态时无静差，但是它的动态响应很慢，因为积分增长需要时间，控制作用只能逐渐表现出来，与此相反，采用比例调节器虽然有静差，动态反应却比较快，如果既要静态准，又要动态响应速度快，可以采用比例积分调节器。考虑调节器输出量的初始值不为的情况，由带限幅作用的调节器构成的无静差调速系统工作在稳态时，各环节的稳态关系如下电压比较环节调节器触发装置和电力电子变换器测速反馈环节调速系统开环机械特性约在以后，最终稳定在，转速在时基本上达到稳定，稳定值为，系统基本上满足稳定关系式，可以认为实现了转速无静差。如果假设调速系统为单位负反馈系统，即，则在给定转速电压的条件下，当放大倍数，积分时间常数时，可以基本上做到转速无静差。从图中可以看到，电流开始有个突变，不过随着转速的增加，电流在逐渐减小，然后再经过调节器进行调节，电流基本上稳定。带限流保护的有静差单闭环直流调速系统的建模和仿真带电流截止负反馈的控制有静差转速负反馈调速系统的电气原理结构图如图和不带电流截止负反馈的控制有静差转速负反馈调速系统相比，主电路完全样，都是由三相交流电源三相全控晶闸管整流桥平波电抗器直流电动机等环节组成的，仅在控制电路增加了个电流截止负反馈限流保护环节。为了限制电动机的起动电流，在控制有静差转速单闭环直流调速系统的仿真模型的基础上，考虑了增加电流截止负反馈环节的环节。如图，在仿真模型上增加了由电流反馈和死区模块组成的电流截止环节。本科毕业设计说明书论文第页共页图带电流截止负反馈的控制有静差转速负反馈调速系统的电气原理结构图主要参数的设置设定电流临界值，则模块的死区区间应选择，。即当电动机电枢电流值小于模块的死区区间值时，模块没有输出，电流截止负反馈不起作用当电流反馈信号大于模块的死区区间值时，模块的输出抵消了部分转速的给定信号，电流截止负反馈进入工作状态。设转速给定电压信号为，调节器的放大倍数，转速反馈系数，电流反馈系数，限幅器的上下限为，。图带限流保护的有静差调速系统的仿真波形分析从图可以看出，起动瞬间，电流达到，之后到时转速稳定本科毕业设计说明书论文第页共页在，电流稳定在。图带限流保护的静特性曲线图有电流截止负反馈和无电流截止负反馈的转速的比较分析图中给出了在仿真参数设置相同的情况下，不带电流截止负反馈和带电流截止负反馈时的有静差单闭环调速系统的电动机转速进行了比较，从图中还可以看出，加入电流截止负反馈环节以后，电动机的起动时间显然延长了，也就是说，带电流截止负反馈环节的有静差单闭环调速系统的快速性比不带电流截止负反馈环节本科毕业设计说明书论文第页共页时要慢。图有电流截止负反馈和无电流截止负反馈的电流的比较分析对图的仿真结果进行比较分析可以看出不带电流截止负反馈环节的有静差单闭环直流调速系统的电动机起动电流最高值为，加入电流截止负反馈限流环节后，有静差单闭环直流调速系统的起动电流最高值为，很显然，电动机的最大起动电流值得到了有效的抑制。在电枢电流大于设定的临界电流时，电流截止负反馈环节抑制起着限流作用当电枢电流基本上稳定在时，电枢电流小于临界电流，电流截止负反馈环节失去了限流作用，此时，系统中仅有转速反馈环节起恒速调节作用。因此，带电流截止负反馈的有静差直流调速系统的转速和电流波形的仿真分析结果和理论分析结果是致的。带限流保护的无静差单闭环直流调速系统的建模和仿真带电流截止负反馈环节的比例积分控制无静差转速单闭环调速系统的仿真模型如图，和带电流截止负反馈环节的控制有静差转速负反馈调速系统的仿真模型相比，仅是控制电流中的转速调节器的类型不同，前系统中的采用调节器，后系统中的采用调节器。比例积分仿真模型及其封装后的子系统和前面样，电流截止负反馈环节仍由电流反馈系数和死区模块组成。本科毕业设计说明书论文第页共页图带电流截止负反馈的控制的无静差转速单闭环直流调速系统的仿真模型参数设置转速给定电压信号为调节器放大倍数为转速反馈系数，电流反馈系数，积分时间电流截止负反馈环节的临界电流，模块的死区区间为限幅器的上下限为，。图带电流截止负反馈的无静差直流调速系统的仿真波形分析从图中可以看出，起动瞬间达到，之后电流稳定在，转速在时也稳定了，稳定值约为，因此，该调速系统的稳态关系基本本科毕业设计说明书论文第页共页满足公式，基本上可以实现转速无静差。图带电流截止负反馈和不带电流截止负反馈的转速的比较分析从图可以看出，加入电流截止负反馈以后，无静差转速单闭环直流调速系统的起动时间延长，系统的快速性降低了。图带电流截止负反馈和不带电流截止负反馈的电流的比较分析从图可以看出，和带电流截止负反馈环节有静差转速单闭环系统的仿真分析样，在电动机起动瞬间，带电流截止负反馈环节的无静差转速负反馈直流调本科毕业设计说明书论文第页共页速系统的起动电流同样被大大降低了，当电枢电流小于临界电流时，电流截止负反馈环节不再起作用，此时，调速系统的实质就是个控制无静差转速负反馈直流调速系统，电枢电流基本上稳定在额定值左右。本章小结本章对开环调速系统有静差调速系统无静差调速系统带电流截止负反馈有静差调速系统带电流截止负反馈无静差调速系统进行了参数的设置和仿真，并进行了相应的比较，分析不同调速系统的各自特点。本科毕业设计说明书论文第页共页结束语通过本文简单了解了直流调速系统，尤其是单闭环直流调速系统。了解了单闭环直流调速系统中的静态特性和动态特性。通过仿真与实验很好的验证了这些性能。在对调速性能有较高要求的领域常利用直流电动机作动力,但直流电动机开环系统稳态性能不能满足要求,可利用速度负反馈提高稳态精度,而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的,为了消除系统的静差,可用积分调节器代替比例调节器。直流调速系统又是运动控制系统的基础，从直流调速系统入手，在建立扎实的直流控制系统分析与设计概念的基础上，再进行交流系统的学习，这样才能能更好的掌握交流调速系统的分析与设计。长期以来，直流调速系统以其优异的性能在工业生产过程中得到广泛应用。近年来，随着大功率晶体管技术的发展，以大功率晶体管作为开关器件的直流脉宽调制系统的已成为直流调速系统的个新的发展方向。随着计算机技术尤其是单片机技术的发展，数字式直流调速系统正以其控制简便，控制方案可灵活改变等优点越来越引起人们的重视。本科毕业设计说明书论文第页共页致谢经过几个月的查资料整理材料写作论文，今天终于可以顺利的完成论文的最后的谢辞了。论文得以完成，首先要感谢周香珍老师，因为论文是在周老师的悉心指导下完成的。周老师指引我的论文的写作的方向和架构，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，她的循循善诱的教导和不拘格的思路给予我无尽的启迪，她的严谨细致丝不苟的作风，将直是我工作学习中的榜样。周老师还要指导其他五位同学的论文，加上本来就有的教学任务，工作量之大可想而知。论文的顺利完成，也离不开其它各位老师同学和朋友的关心和帮助。在整个的论文写作中，各位老师同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。本科毕业设计说明书论文第页共页参考文献陈伯时电力拖动自动控制系统北京机械工业出版社，洪乃刚电力电子和电力拖动控制系统的仿真北京机械工业出版社,尚丽运动控制系统西安西安电子科技大学出版社，钱平交直流调速控制系统版北京高等教育出版社，张世铭，王振和直流调速系统武汉华