控制电机的调速和matlab仿真

般存在两种状况饱和输出达到限幅值不饱和输出未达到限幅值。

当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，相当与使该调节环开环。

当调节器不饱和时，作用使输入偏差电压在稳太时总是为零。

图双闭环调速系统的稳态结构图转速反馈系数电流反馈系数实际上，在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。

因此，对静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。

转速调节器不饱和此时两个调节器都不饱和，稳态时，他们的输入偏差电压都为零，即由得从而得到图静特性的段。

由，且不饱和得，说明段静特性从理想空载状态直延续到，而般都大于额定电流的。

二转速调节器饱和此时，输出达到限幅值，转速外环呈开环状态，转速的变化对系统不再产生影响。

双闭环变成个电流无静差的单闭环系统。

稳态时有从而得到图静特性的段。

双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差，转速负反馈起主要调节作用。

当负载电流达到后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。

图双闭环调速系统的静特性双闭环直流调速系统的数学模型双闭环控制系统数学模型的主要形式仍然是以传递函数或零极点模型为基础的系统动态结构图。

双闭环直流调速系统的动态结构框图如图所示。

图中和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框图中必须把电枢电流显露出来。

图双闭环直流调速系统的动态结构框图双闭环直流调速系统的起动过程分析设置双闭环控制的个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程，因此在分析双闭环直流调速系统的动态性能时，有必要首先探讨它的起动过程。

双闭环直流调速系统突加给定电压由静止状态起动时，转速和电流的动态过程如图所示。

由于在起动过程中转速调节器经历了不饱和饱和退饱和三个阶段，整个动态过程就分成图中标明的三个阶段。

第阶段是电流上升阶段。

突加给定电压后，通过两个调节器的跟随作用，使都上升，但是在没有达到负载电流之前，电动机还不能转动。

当后，电动机开始转动。

由于机电惯性的作用，转速不会很快增长，因而转速调节器的输入偏差电压的数值仍较大，其输出电压保持限幅值，强迫电枢电流迅速上升。

直到，，电流调节器很快就压制了不再迅速增长，标志着这阶段的结束。

在这阶段中，很快进入并保持饱和状态，而般不饱和。

图双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形二第阶段是恒流升速阶段。

恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段。

在这个阶段中，始如下。

图双闭环调速系统的动态结构图首先，计算额定磁通下的电机电动势转速比然后选择电流环和转速环类型。

在双闭环直流调速系统中，电流环的主要作用就是保证电机起动时获得允许的最大电流，保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，突加控制作用时超调量越小越好。

根据自动控制理论，将电流环设计成典型型系统，因为典型型系统动态跟随性能的超调量很小，符合电流环的设计要求而转速环在系统中主要发挥其抗扰动作用，根据自动控制理论，将转速环设计成典型型系统，因为典型型系统动态抗扰性能的动态速降小，符合转速环的设计要求。

为保证电流调节器和转速调节器的运算放大器工作在线性特性段以及保护调速系统的各个元件部件与装置不致损坏，在电流调节器和转速调节器的输出端都设置了限幅装置。

电流环的计算及仿真电流环校正前后给定阶跃响的计算及仿真因为电流检测信号中常含有交流分量，所以须添加低通滤波器，但是由低通滤波器产生的反馈滤波同时也给反馈信号带来延迟，为平衡这延滞作用，在给定信号通道也添加个与反馈滤波相同时间数的惯性环节，使得给定信号与反馈信号经过同样的延滞。

其传递函数为按照把电流环设计成型系统的要求，根据自动控制理论，电流调节器应选择比例积分调节器，即调节器，其传递函数为电流环的校正主要是对晶闸管整流与移相触发装置的放大倍数进行校正，校正前，构成动态结构图模型校正后，构成动态结构图模型。

其他参数不变，校正前后的动态结构图模型只是的值不样，所以在此只给出校正后的文件的动态结构图的模型，如图所示。

图带参数电流环的的模型为文件在程序文件方式下执行以下的程序运行该程序可得模型与的单位阶跃响应曲线如图的与所示，并对于图的图求出性能指标超调量，峰值时间。

图电流环阶跃响应曲线图是时的系统单位阶跃响应，阶跃响应曲线单调上升，完全无超调，并且在内响应即结束。

这样的电流环阶跃响应很理想，但是电机的加速起动不够快。

图是时的系统单位阶跃响应，响应曲线略有超调，符合型系统超调量小的特点，系统曲线迅速上升，峰值时间非常短，电流立即下降至恒定并在内响应即结束，这样的阶跃响应是很理想的。

对于电流环，比较此二者，电流稍微超调的可取，因为这有利于电机的加速起动，电机又不受什么影响。

绘制单位阶跃扰动响应曲线并计算其性能指标在图中两个扰动信号作用点分别施加单位阶跃信号，绘制其扰动响应曲线，并求其最大动态降落与最大动态降落的时间及恢复时间。

为进行仿真，在信号综合点与施加扰动信号是分别构成里的结构图模型与。

，这两个结构图模型中的数据和图相同，只是扰动信号作用点不同。

单位阶跃扰动信号的极性为负。

在程序文件方式下执行以下调用函数的程序程序执行后，可得图所示电流环在信号综合点施加单位阶跃信号的扰动响应曲线，并有性能指标最大动态降落最大动态降落时间基准值范围的恢复时间基准值范围的恢复时间图电流环单位阶跃信号扰动响应曲线将程序中的模型改为，执行后得图所示电流环在信号综合点施加单位阶跃信号的扰动响应曲线如图，并有性能指标最大动态降落最大动态降落时间基准值范围的恢复时间基准值范围的恢复时间。

由两个扰动响应曲线及抗扰性能指标值可知，改系具有良好的抗扰性能，对比两组性能指标值可知，系统对施加在信号综合点扰动信号的抗扰作用比施加在信号综合点扰动信号的抗扰作用强，表明施加扰动作用点离被调量越近，电流环对扰动信号的抗扰能力越好。

单位冲激信号扰动的响应曲线在图中两个单位冲激扰动信号作用点分别施加单位冲激信号，绘制起冲激扰动响应曲线。

在动态结构图中单位冲激信号的信号叠加点极性为正。

在程序文件方式下执行以下的程序，程序执行后，可得电流环在信号综合点与信号综合点施加单位冲激信号时的扰动响应曲线如图与所示。

图电流环单位冲激信号扰动响应曲线电流环冲激扰动响应过程呈单调衰减如图所示或者呈次衰减振荡如图所示都在内就结束了，抗扰动时间非常短，系统几乎察觉不出扰动的作用。

说明电流环的抗扰性能好。

电流环频域分析的计算及仿真根据自动控制原理，频域分析的特点是运用闭环系统的开环频率特性曲线来分析闭环系统的响应及其性能。

频域分析的主要内容是画图与计算频域性能指标。

电流闭环系统的开环结构图如图所示，它对应着动态结构图模型图电流闭环系统的开环结构图在程序文件方式下执行以下的程序，执行语句后，可得电流环的图如图所示，在图上就附有经计算出电流环的频域性能指标模稳定裕度穿越频率相稳定裕度剪切频率图电流环的图工程上，般要求模稳定裕度，相稳定裕度。

可见电流环有足够的稳定裕量，其频域性能是优良的，反映了电流环具有良好的相对稳定性。

目录前言双闭环直流调速系统的工作原理双闭环直流调速系统的介绍双闭环直流调速系统的组成双闭环直流调速系统的稳太结构图和静特性双闭环直流调速系统的数学模型双闭环直流调速系统的起动过程分析双闭环直流调速系统的动态性能分析双闭环直流调速系统的动态性能指标双闭环直流调速系统的频域分析双闭环直流调速系统两个调节器的作用语言及仿真技术的背景和简介建模与仿真仿真工具控制系统计算机仿真的过程环境中的系统模型仿真结果及分析电流环的计算及仿真电流环校正前后给定阶跃响的计算及仿真绘制单位阶跃扰动响应曲线并计算其性能指标单位冲激信号扰动的响应曲线电流环频域分析的计算及仿真转速环的计算及仿真转速环校正前后给定阶跃响应的计算及仿真绘制单位阶跃信号扰动响应曲线并计算其性能指标单位冲激信号扰动的响应曲线转速环频域分析的计算及仿真总结附录参考文献致谢，前言许多生产机械要求在定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态动态性能。

而直流调速系统调速范围广静差率小稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。

双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。

由于该系统的结构较复杂，控制器可调参数较多，所以整个系统的设计和校正比较困难，需要有个功能全面分析方便的仿真设计平台。

传统的仿真设计平台主要是和等高级语言环境，需要做大量的底层代码编写工作，很不方便，效率不高，仿真结果也不直观。

自从的推出以后，动态系统的仿真就变得非常容易了。

因其含有极为丰富的专用于控制工程与系统分析的函数，具有强大的数学计算功能，且提供方便的图形绘制功能，只要在中画出系统的动态结构图模型，编写极简单的程序，即可对该系统进行仿真，效率极高，环境友好，从而给系统的设计和校正带来很大的方便。

在学术和许多实际领域都得到广泛应用，已成为国际控制界应用最广的语言和工具。

本课题主要是在环境中对双闭环直流调速系统进行仿真设计，具体内容有对电流调节器和转速调节器进行校正设计对电流环和转速环进行时域和频域分析对调速系统进行跟随性和抗扰性分析。

双闭环直流调速系统的工作原理双闭环直流调速系统的介绍双闭环转速环电流环直流调速系统是种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。

它具有动态响应快抗干扰能力强的优点。

我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的切扰动作用都能有效的加以抑制。

采用转速负反馈和调