【摘要】：直流電機擁有良好的轉(zhuǎn)速可調(diào)性，本文采用了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，詳細(xì)介紹系統(tǒng)建模過程，元器件參數(shù)設(shè)置及建模注意的問題，并對仿真結(jié)果進行分析。結(jié)果表明在試驗中引入MATLAB/SMULNK仿真是對實際實驗的良好補充。

【關(guān)鍵詞】：直流電機 調(diào)速系統(tǒng) 雙閉環(huán) MATLAB仿真

1.前言

直流電動機因其性能宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，其調(diào)速控制系統(tǒng)歷來在工業(yè)控制具有及其重要的地位。直流調(diào)速控制系統(tǒng)中最典型一種調(diào)速系統(tǒng)就是轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。在當(dāng)今社會，仿真技術(shù)已經(jīng)成為分析、研究各種系統(tǒng)尤其是復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具，為了簡便工程設(shè)計和解決設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題，利用Maflab中Simulink實用工具對直流電動機的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進行仿真和系統(tǒng)分析就成為我們今天急需探討的課題。

2.系統(tǒng)原理

轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是典型的直流調(diào)速系統(tǒng)，特點是電機的轉(zhuǎn)速和電流分別由兩個獨立的調(diào)節(jié)器分別控制，且轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出就是電流調(diào)節(jié)器的給定，因此電流環(huán)能夠隨轉(zhuǎn)速環(huán)偏差調(diào)節(jié)電機電樞的電流。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于給定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分作用是輸出增加，即電流給定上升，并通過電流環(huán)調(diào)節(jié)是電機電流增加，從而使電動機獲得加速轉(zhuǎn)矩，電動機轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)實際轉(zhuǎn)速高于給定轉(zhuǎn)速是，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出減小，即電流給定減少，并通過電流環(huán)調(diào)節(jié)使電動機電流下降，電動機將因為電磁轉(zhuǎn)矩減小而減速。當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和輸出達(dá)到限幅值時，電流環(huán)即以最大電流限制實現(xiàn)電動機的加速，使電動機的起動時間最短，在可逆調(diào)速系統(tǒng)中實現(xiàn)電動機的快速制動。

3.仿真模型的建立與參數(shù)設(shè)定

3.1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的建模

為加快轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)速度，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型II系統(tǒng)設(shè)計，并選中頻段寬度。

3.2電流調(diào)節(jié)器的建模

3.3轉(zhuǎn)速電流閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型的建立

4.仿真結(jié)果分析

執(zhí)行仿真，觀察電流響應(yīng)和轉(zhuǎn)速響應(yīng)如圖4.

由仿真圖，從靜止?fàn)顟B(tài)加額定電壓，電樞電流大約在0.05s時達(dá)到峰值。此時轉(zhuǎn)速增長緩慢，之后轉(zhuǎn)速換相當(dāng)于開環(huán)，電樞電流恒定，系統(tǒng)加速度恒定，轉(zhuǎn)速成線性增長，再經(jīng)歷調(diào)節(jié)階段。電樞電流約從0.6s開始下降，在下降到大于負(fù)載電流之前，轉(zhuǎn)速一直增加，直到電樞電流等于負(fù)載電流，轉(zhuǎn)速增加到額定轉(zhuǎn)速停止增長。

5.結(jié)束語

電動機的起動經(jīng)歷了電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速超調(diào)后的調(diào)節(jié)三個階段。電動機起動電流大幅度下降，電流環(huán)發(fā)揮了調(diào)節(jié)作用，使最大電流限制在設(shè)定的范圍內(nèi)。修改調(diào)節(jié)器參數(shù)，可以觀察在不同參數(shù)調(diào)節(jié)下雙閉環(huán)系統(tǒng)電流和轉(zhuǎn)速的響應(yīng)，修改轉(zhuǎn)速設(shè)定，也可以觀察電動機在不同轉(zhuǎn)速時的工作情況。

參考文獻：

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