无刷直流电机双闭环控制

双闭环直流调速系统特性与原理双闭环直流调速系统是一种用于控制直流电动机转速的调速系统。

它由两个闭环控制回路组成，分别是转速外环和电流内环。

其中，转速外环控制直流电机的转速，通过调节电压来控制直流电机的转矩；而电流内环则控制直流电机的电流，通过调节电压来控制直流电机的转矩。

1.稳定性：双闭环控制系统能够有效地控制直流电动机的转速和电流，使其在运行过程中保持稳定的转矩输出。

通过转速外环对转速进行控制，可以实现精确的转速调节；而电流内环则能够控制电机的电流，防止过载和短路等故障。

2.响应速度：双闭环控制系统的转速外环具有较快的响应速度，能够实现快速的转速调节。

而电流内环的响应速度则相对较慢，主要起到电机保护的作用。

3.鲁棒性：双闭环控制系统具有较好的鲁棒性，能够对外部干扰和参数变化具有一定的抗干扰能力。

通过合理的控制策略和参数调整，可以提高系统的鲁棒性。

1.转速外环控制原理：转速外环将输出电压与给定的转速进行比较，得到转速误差，并通过调节电压反馈回内环控制器中。

转速外环控制器通常采用PI控制器，根据转速误差和积分项来控制输出电压。

通过不断调节输出电压，使得转速误差趋于零，从而实现对直流电机转速的调节。

2.电流内环控制原理：电流内环控制器将输出电压与给定的电流进行比较，得到电流误差，并通过调节输出电压来控制电流。

电流内环控制器通常也采用PI控制器，根据电流误差和积分项来控制输出电压。

通过不断调节输出电压，使得电流误差趋于零，从而实现对直流电机电流的调节。

3.反馈信号处理：双闭环直流调速系统中，转速和电流测量信号需要经过滤波和放大等处理，以便传递给控制器进行计算。

滤波器通常采用低通滤波器，用于去除高频噪声，放大器则用于放大信号强度。

4.控制指令处理：由上位机或人机界面输入的控制指令需要经过处理，包括限幅、线性化等，以确保输入信号符合控制系统的要求。

处理后的指令将送入控制器，进行计算和控制输出电压。

通过双闭环直流调速系统的控制，可以实现对直流电机的转速和电流的精确调节，并具有较好的稳定性、响应速度和鲁棒性，广泛应用于工业自动化领域。

江苏科技大学15届毕业设计（论文）无刷直流电机的双闭环控制设计系部：自动化专业名称：电气工程及其自动化班级：11403041学号：1140602116作者: 龚昊指导教师: 王伟然年月日无刷直流电机的双闭环控制设计The design of double closed loop control of the brushlessDC motor江苏科技大学毕业设计（论文）任务书学院名称：电子信息学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：龚昊学号：1140602116指导教师：王伟然职称：讲师摘要由于电子技术，计算机技术，传感器技术，电力电子技术，现代控制理论和新型永磁材料的发展，永磁无刷直流电动机及其控制技术已有突破性进展。

近20年来，永磁无刷直流电机因其结构简单，调速性能好，控制方法灵活多变，效率较高，起动转矩大，运行寿命长等优点，日趋广泛应用于航空航天，计算机，军事，汽车，工业和家用电器等领域。

本文针对无刷直流电动机选取双闭环控制技术进行调速。

首先，介绍了无刷直流电机的特点及其结构和原理；其次，建立了无刷直流电机的模型，进行数学分析；再次，采用双闭环PI调速，主要针对其PI控制器进行了相关设计与改进，消除无刷直流电机稳态时的静差；最后，基于MATLAB/SIMULINK平台，建立控制系统的仿真模型，对无刷直流电动机速度闭环控制系统进行仿真。

仿真结果显示该模型转矩响应较快，电流脉动较小，电机工作稳定可靠，具有良好的静动态特性。

无刷直流电机的双闭环控制采用电流滞环，结构简单、响应快速，具有一定理论与应用意义。

关键词：无刷直流电动机；双闭环控制；数学模型；MATLAB；AbstractSince the development of electronic technology, computer technology, sensor technology, power electronics technology, modern control theory and new permanent magnetic material.Permanent magnet brushless dc motor and its control technology has made a breakthrough.During the past 20 years,since its simple structure,good performance of speed adjustment,variable control methods,high efficiency ,large starting torque and long service life and so on.The brushless dc motor is now increasingly used in fields like aerospace,computer,military,cars,industry andhousehold appliance.This passage is based on the speed control of the brushless dc motor.Double closed-loop control technology isused for researching and analysising among numerous control methods.At first,it has introduced the research backgroundof the brushless dc motor.Next,based on the working principle of the brushless dc motor,the model of the brushless dc motor has been established to do mathematical analysis. After that,we take double closed loop speed regulation,and mainly design and improve PI regulator tomake the brushless dc motor astatic in steady state.At lastin order to make simulation of control system for brushlessdc motor speed closed-loop control system,we establish the simulation model of control system which based onMATLAB/SIMULINK platform.The result of simulation shows that the response oftorque is quick and the pulsation of current is small.Themotor can work reliable and has good static characteristic.We use current hysteresis band in thecontrol system since its simple structure and quick response,it is based on reliable theory and is meaningfulin application.Keywords:brushless direct current motor;double closed-loop control;mathematical models ;MATLAB;目录第一章绪论11.1无刷直流电动机11.1.1无刷直流电机的简介 (1)1.1.2 无刷直流电机的特点11.1.3 无刷直流电机在工业中的地位及应用21.1.3.1定速驱动机械21.1.3.2调速驱动机械31.1.3.3精密控制31.2无刷直流电机国内外研究现状41.3无刷直流电机的发展趋势41.3.1无刷直流电机的发展前景 (4)1.3.2控制策略的发展 (6)1.4 本课题的研究意义71.5 章节安排81.6本章小结8第二章无刷直流电机的工作原理及其数学模型错误!未定义书签。

无刷直流电机的双闭环控制系统研究的开题报告题目：无刷直流电机的双闭环控制系统研究一、选题背景和意义现代工业中，无刷直流电机已经广泛应用于机器人、自动化生产线、风能、水力发电等领域。

无刷直流电机具有体积小、重量轻、高效率、低噪音等优点，已成为当前最为主流的电机之一。

但是，无刷直流电机的特性随负载变化较大，且不能够直接控制转速，因此需要采用闭环控制系统来实现精确控制。

双闭环控制系统引入了位置环和速度环，可实现更精确和稳定的电机控制，因此在工业应用中被广泛采用。

二、研究内容和目标本文旨在研究无刷直流电机的双闭环控制系统，主要包括以下内容：1. 无刷直流电机的基本原理和特性，以及闭环控制系统的基本概念和原理。

2. 双闭环控制系统的设计和实现，包括位置环和速度环的设计和选型，以及PID控制器参数的调整和优化。

3. 基于MATLAB/Simulink的仿真实验，验证双闭环控制系统的性能和稳定性，包括转速响应、转速波动、位置误差等指标。

4. 测试实验，实现双闭环控制系统的实际应用，包括负载响应能力与实际应用环境的适应性等方面的测试和评估。

本研究旨在实现无刷直流电机的双闭环控制系统，提高电机的精度和稳定性，为其在工业应用中的广泛应用奠定基础。

三、研究方法和进度安排1. 研究方法本研究采用理论分析和仿真实验相结合的方法。

首先对无刷直流电机的基本原理和闭环控制系统的基本概念进行理论分析，然后设计双闭环控制系统，采用MATLAB/Simulink进行仿真实验，最后进行实际测试实验。

2. 进度安排第一阶段：文献调研和理论分析。

2019年10月-2019年11月。

第二阶段：设计双闭环控制系统。

2019年11月-2020年2月。

第三阶段：基于MATLAB/Simulink的仿真实验。

2020年2月-2020年4月。

第四阶段：测试实验和性能评估。

2020年4月-2020年6月。

第五阶段：撰写毕业论文。

2020年6月-2020年7月。

双闭环直流调速系统工作原理1.系统结构：双闭环直流调速系统主要由两个闭环控制组成，即速度内环和电流外环。

速度内环控制器接收速度设定值和速度反馈信号，通过计算得到电流设定值，并发送给电流外环控制器。

电流外环控制器接收电流设定值和电流反馈信号，通过计算得到电压设定值，并输出给电源控制器。

电源控制器接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压，以确保电机输出的电压和电流符合控制要求。

2.速度内环控制：速度内环控制器是实现速度调节的关键部分。

它通过比较速度设定值和速度反馈信号，得到速度差，然后根据速度差来调节电流设定值。

控制器根据速度差的大小来调整电流设定值的大小，如果速度差较大，则增大电流设定值；如果速度差较小，则减小电流设定值。

通过不断调整电流设定值，使得速度差逐渐减小，最终达到设定的速度。

3.电流外环控制：电流外环控制器是为了保证电流的稳定性而设置的闭环控制。

它接收电流设定值和电流反馈信号，通过比较二者的差异，计算得到电压设定值。

控制器根据电流设定值和电流反馈信号的差异来调整电压设定值的大小，如果电流差较大，则增大电压设定值；如果电流差较小，则减小电压设定值。

通过不断调整电压设定值，使得电流差逐渐减小，最终达到设定的电流。

4.电源控制：电源控制器是为了保证电机输出的电压和电流符合控制要求而设置的。

它接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压来实现电机的调速。

当电压设定值与电源反馈信号存在差异时，控制器会相应地改变电源输出电压，使得电机的电压和电源设定值尽可能接近。

通过不断调整电压输出，最终使得电机的电压和电流稳定在设定值。

5.系统优点：双闭环直流调速系统能够实现对电机的精确调节，具有较高的速度和电流控制精度。

通过速度内环和电流外环的联合控制，可以准确地调节电机的转速，并且能够自动调整输出电流，适应不同负载。

此外，该系统还具有较好的稳定性和抗干扰能力，在外界干扰较大时仍能保持较高的控制精度。

无刷直流方波电动机的双闭环控制永磁无刷直流电动机在机械和电力系统方面是一种很引人注目的电动机。

这种机器结构的简单和它的控制特性类似于交流电机，它在商业，军事等其他领域的应用里是非常受欢迎的选择。

在普遍的无刷直流电动机的计划里，时间和空间的分布是按照磁力线的密度来考虑的，但是驱动环节的曲线是相差120度的。

巨大而细微的转矩是度量无刷电动机效率和低速执行的重要准则，它的直接效果就是在大转矩和细微转矩之间造成一种干扰。

一种引人注目的电动机的配置被人认为是方波电动机。

方波电动机来自于它的方波控制，主要在它的方波时空的磁通干扰中产生控制指令。

因此方波永磁电动机有很让人羡慕的前景，特别在机器人和商业服务中得到广泛重视。

这都是在方波永磁电动机产生的时候所不曾想过的。

2. 方波永磁电动机驱动系统方波永磁电动机驱动系统由三个部分组成：转换器，逻辑控制环节（包括速度调节器，时间调节器，和能量逻辑转换控制单元），详述如下下面是硬件执行器和操作的细节2.1 方波永磁电动机带有双结构方波永磁电动机是由六个小结构组成的。

电机额定电流和机械数据是：200v额定电压，18A的额定电流，3.0k的额定功率，1500转每秒的额定转速，0.0388千克没平方厘米。

2.2 IGBT 变换器一个变换器对频率/电压的三个阶段的组成适应IGBT 变换器的选择是非常重要的，其结果是他们中和了各种高介的性能。

变换器被六个IGBT支配着，没个包括60A的IGBT和一个反馈信号。

2.3 能量转换控制逻辑位置反馈信号被用于同时发生的相位变化的检测。

为了这样做，三个位置反馈信号，来源于PT，他们是在PSP环节被加工的，他们也受六个控制逻辑信号的控制来开/关IGBT、在IGBT变换器里。

在BLDCM的控制分布里有两个IGBT 工作在PWM的模式里，并且两个IGBT应该依靠于这样的逻辑控制信号。

虽然直流能量的频率被变换器的供给，依据这样的关系为IGBT提供信号的PWM信号是来源于三角波和触发控制信号Ui越大，U也就越大，所以BLDCM的速度也就越大。

直流电机双闭环调速控制系统分析摘要：直流电机双闭环调速控制系统用于工业生产中能够为其提供良好的调速支持，具有适应性强、经济性好、抗干扰能力较强等优势。

在工业生产中想要更好的发挥直流电机双闭环调速控制系统的作用，需要对其控制系统的工作原理与结构特点进行研究，应该注重分析系统在设计和应用中的注意事项，在应用过程中不断完善直流电机双闭环调速控制系统，进行细节控制，从而提升工业生产效率。

关键词：直流电机；双闭环调速；控制系统直流电机双闭环调速控制系统是一种结合了电子技术、直流调速、数字控制理论等技术于一体的调速控制系统，将其应用于工业生产中可以为生产活动提供可靠、稳定的电力传动支持，提高生产效率。

钢铁企业在生产过程中，合理的运用直流电机双闭环调速控制系统，能够为生产创造更加稳定、高效的条件，能够提供更加精准的调速，从而保证生产质量。

为了能够更好的应用直流电机双闭环调速控制系统，需要对其硬件要求、软件系统、转速调节原理、转换原理等各项内容进行研究，在了解转速调节程序的相关内容，以便在后续生产活动中更好的发挥其控制作用。

一、直流电机双闭环调速控制系统1、系统概述直流电机可以将电能转化为机械能，驱使机械设备完成生产工作，对于工业生产来说具有重要的意义。

由于工业生产环节和生产目标不同，直流电机的负载也各不相同，因此需要针对不同的负载需求在一定范围内进行电动机转速调节，保证其满足生产需求，直流电机双闭环调速控制系统就是其调速的系统[1]。

直流电机双闭环调速控制系统是应用最为广泛的速度调节控制系统之一，直流电机双闭环调速系统能够实现转速和电流两种负反馈，通过两个调节器的加入，可以分别对电流和转速进行调节，形成转速、电流双闭环调速系统。

2、工作原理直流电机双闭环调速控制系统中，直流电机的能量转换是将电能转化为机械能，而直流调速系统的工作原理是通过电流与转速调节器，由电流控制器负责给转速调节器输出电压，让电枢电流由电流环调节转速偏差，实现调速控制。

双闭环直流电机调速系统设计在今天的科技世界里，电机就像是家里的“万能小助手”，无处不在。

你想想，电风扇、洗衣机、甚至小汽车，都少不了它们的身影。

而双闭环直流电机调速系统就是这个小助手的“智囊团”，让它在各种环境中游刃有余，真是个神奇的存在。

今天，我们就来聊聊这个系统是怎么工作的，听起来是不是有点高大上？别担心，咱们用通俗易懂的语言来探讨，让你在闲聊中也能装装逼！1. 什么是双闭环控制？1.1 直流电机的基本知识直流电机，这东西其实就是通过直流电来转动的电机，简单说，就是通过电流来产生磁场，让电机的轴子转动起来。

想象一下，你在玩一辆遥控小车，控制它的速度和方向，其实和电机的工作原理类似。

电流大了，小车跑得快；电流小了，小车就慢了。

是不是很简单？不过，要把这个电机调得又快又稳，就得靠我们的双闭环系统了。

1.2 双闭环系统的工作原理双闭环控制，顾名思义，分为两个环，一个是速度环，一个是电流环。

速度环就像是你的眼睛，时刻盯着电机的转速，确保它不会跑偏。

而电流环就像是你的手，及时调整电机所需的电流，让它在需要的时候有充足的动力。

就好比你骑自行车，风一吹，你得用力蹬脚踏，让车子稳稳前行，这就是速度和电流的配合。

两者相辅相成，形成了一个良性的循环，确保电机在各种负载下都能稳定工作。

2. 设计双闭环系统的重要性2.1 提高系统性能你想啊，电机如果没有双闭环控制，开得快的时候，可能转速就飙到天上，没法控制；慢的时候，又感觉力不从心。

这就像你打球，想要扣篮却被卡在了框下，真是让人心急火燎！而有了双闭环系统，电机就能在不同的环境中保持稳定的转速，性能大大提升。

无论是重载还是轻载，电机都能游刃有余，根本不在话下。

2.2 降低能耗再来谈谈能耗的问题。

我们都知道，能源危机可是个大麻烦。

双闭环系统能够通过实时监测和调节，确保电机在最优状态下运行，从而降低能耗。

想象一下，省电就像是在家里随便找零花钱，谁不乐意呢？通过科学合理的控制，电机就能用更少的电，做更多的事，真是一举两得！3. 实际应用案例3.1 工业自动化说到双闭环系统的实际应用，那可真是多得数不过来。

双闭环直流调速系统原理介绍双闭环直流调速系统由两个环路组成，速度环和电流环。

速度环控制电机的速度，使其始终保持在设定值附近，而电流环控制电机的电流，保证电机的负载特性和响应速度。

速度环和电流环是相互独立的控制过程，通过串联连接实现整体调速控制。

速度环负责对电机转速进行调节，基本原理是将实际转速与设定转速进行比较，然后根据差值计算出调节量，最后通过调节电机的输入电压实现转速调节。

速度环的核心是比例-积分（PI）控制器，通过设定合适的比例系数和积分时间，可以实现对转速的精确调节。

速度环还可以加入速度前馈器，将速度设定值的变化率作为额外输入信号，进一步提高系统的响应速度和稳定性。

电流环负责对电机的电流进行调节，保证电机的负载特性和响应速度。

电流环的基本原理是将实际电流与设定电流进行比较，然后根据差值计算出调节量，最后通过调节电机的输入电压或电流实现电流调节。

电流环的核心也是比例-积分（PI）控制器，通过设定合适的比例系数和积分时间，可以实现对电流的精确调节。

电流环还可以加入电流前馈器，将电流设定值的变化率作为额外输入信号，进一步提高系统的响应速度和稳定性。

双闭环直流调速系统中，速度环和电流环之间通过串联连接的方式进行控制。

速度环输出电压指令作为电流环的输入电流设定值，电流环通过调节电机的输入电流实现电流调节。

而电流环输出电压指令作为速度环的输入电压设定值，速度环通过调节电机的输入电压实现转速调节。

通过这种双重反馈的控制方式，可以实现对电机转速和电流的精确控制。

1.精确控制：通过精确的调节速度环和电流环的参数，可以实现对电机转速和电流的精确控制，满足不同工况下的要求。

2.快速响应：双闭环结构可以利用速度环和电流环的双重反馈信息，在系统受到外部扰动时，能够快速调节输出，保持稳定的运行状态。

3.负载适应性：通过电流环的控制，可以根据电机所承受的外部负载变化，自动调整输出电压或电流，保持电机的运行稳定性和性能。

直流电机双闭环调速--⾃动控制原理与系统⼀、单闭环调速系统存在的问题①⽤⼀个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，②环内的任何扰动，只有等到转速出现偏差才能进⾏调节，因⽽转速动态降落⼤。

③电流截⽌负反馈环节限制起动电流，不能充分利⽤电动机的过载能⼒获得最快的动态响应，起动时间较长。

电流截⽌负反馈单闭环直流调速系统最佳理想起动过程最佳理想起动过程:在电机最⼤电流（转矩）受限制条件下，希望充分利⽤电机的允许过载能⼒，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许的最⼤值。

缺点：改进思路：为了获得近似理想的过渡过程，并克服⼏个信号综合在⼀个调节器输⼊端的缺点，最好的办法就是将主要的被调量转速与辅助被调量电流分来加以控制，⽤两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统。

⼆、转速、电流双闭环调速系统的组成双闭环调速系统其原理图双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统静态结构图静态结构图系统特点（1）两个调节器，⼀环嵌套⼀环；速度环是外环，电流环是内环。

（2）两个PI调节器均设置有限幅；⼀旦PI调节器限幅（即饱和），其输出量为恒值，输⼊量的变化不再影响输出，除⾮有反极性的输⼊信号使调节器退出饱和；即饱和的调节器暂时隔断了输⼊和输出间的关系，相当于使该调节器处于断开。

⽽输出未达限幅时，调节器才起调节作⽤，使输⼊偏差电压在调节过程中趋于零，⽽在稳态时为零。

（3）电流检测采⽤三相交流电流互感器；（4）电流、转速均实现⽆静差。

由于转速与电流调节器采⽤PI调节器，所以系统处于稳态时，转速和电流均为⽆静差。

转速调节器ASR输⼊⽆偏差，实现转速⽆静差。

三、双闭环调速系统的静特性双闭环系统的静特性如图所⽰特点：1）n0-A 的特点①ASR不饱和。

②ACR不饱和。

或n0为理想空载转速。

此时转速n与负载电流⽆关，完全由给定电压所决定。

电流给定有如下关系??因ASR不饱和，，故。

n0A这段静特性从⼀直延伸到。

2）A—B段①ASR饱和。

双闭环直流调速系统特性与原理双闭环直流调速系统是一种常见的电机调速系统，通过两个闭环控制来实现对电机转速的精确控制。

在双闭环直流调速系统中，第一个闭环控制回路称为速度环，用来控制电机转速；第二个闭环控制回路称为电流环，用来控制电机电流。

下面将详细介绍双闭环直流调速系统的特性与原理。

1.转速稳定性好：由于双闭环控制系统可以将负载变化的影响控制在较小的范围内，所以电机的转速可以保持在给定值附近稳定运行。

2.转速快速响应：双闭环控制系统可以通过调节速度环和电流环的参数来实现转速的快速响应，使得电机在变化负载下能够迅速调整转速。

3.调节范围广：双闭环直流调速系统可以通过改变速度环和电流环的控制策略来调节电机的转速范围。

可以实现低转速和高转速的调节。

4.可靠性高：双闭环直流调速系统采用两个闭环控制回路，其中速度环和电流环可以相互独立地控制电机的转速和电流，从而提高系统的可靠性。

速度环：速度环的目标是实现对电机转速的精确控制。

速度环根据给定的转速信号与实际转速信号之间的误差，通过PID控制器计算出控制电压，然后将控制电压输出给电流环。

电流环：电流环的目标是控制电机的电流，保持电机的转速稳定。

电流环通过反馈电流信号与速度环输出的控制电压之间的误差，通过PID控制器计算出电压调节量，然后将调节量输出给电机驱动器。

1.给定一个转速信号，如旋钮或数字输入。

2.速度环将给定转速信号与实际转速信号之间的误差传递给PID控制器。

3.PID控制器计算出控制电压，并将其传递给电流环。

4.电流环将反馈电流信号与PID控制器输出的控制电压之间的误差传递给PID控制器。

5.PID控制器计算出电压调节量，并将其传递给电机驱动器。

6.电机驱动器根据PID控制器输出的电压调节量，控制电机的电流，从而控制电机的转速。

总之，双闭环直流调速系统通过速度环和电流环两个闭环控制回路的相互作用，可以实现对电机转速的精确控制。

通过调节速度环和电流环的参数，可以调节电机的转速范围和响应速度，从而满足不同应用场景的需求。

双闭环直流调速系统介绍
系统由两个主要的闭环控制回路组成：速度环和电流环。

速度环是系统的外环控制回路，其作用是根据用户对电机转速的需求进行反馈控制。

速度传感器测量电机的转速，并将测量值与设定值进行比较，产生差值作为输入信号。

这个差值通过控制器（通常为PID控制器）进行处理，并输出一个调节信号。

调节信号通过控制执行器（如PWM控制器）调节电机的输入电压或电流，从而控制电机的转速。

速度环的目标是使电机的转速稳定在用户设定的值附近。

电流环是系统的内环控制回路，其作用是根据速度环的输出信号来补偿负载扰动和电机参数变化所引起的转矩变化。

电流环的输入信号为速度环的输出调节信号，通过控制器处理后，输出一个电流指令。

这个电流指令通过控制执行器调节电机的输入电压或电流，从而控制电机的转矩。

电流环的目标是使电机的转矩稳定在速度环要求的范围内。

1.高精度：通过使用两个闭环控制回路，系统能够实现高精度的电机转速调节，并具备对负载扰动和电机参数变化的补偿能力。

2.快速响应：系统使用PID控制器作为控制算法，能够快速响应用户对电机转速的需求。

3.稳定性好：速度环和电流环形成了互补的控制关系，能够保持电机转速和转矩的稳定性。

4.可靠性高：双闭环直流调速系统结构简单，组件少，可靠性较高。

综上所述，双闭环直流调速系统通过使用速度环和电流环两个闭环控制回路，实现对电机转速的高精度控制和负载扰动补偿。

该系统具备精度
高、响应快、稳定性好、可靠性高等优点，广泛应用于各种需要精确电机调速的领域。

直流电机的转速电流双闭环控制摘要：本设计主要采用模拟电路实现直流电机控制的整流电源，转速调PI调节器，电流PI调节器的设计。

来实现对电机转速的控制，包括快速起动、恒速运行、堵转截止三大目标。

该设计的主要电路均采用模拟电路实现，电流环的PI 调节器用于保证快速起动，即保证电机起动时以最大负载电流起动，也即实现以最大加速度实现。

而转速调节器则用于在运行时实现转速恒定，保证带负载的能力。

两个PI调节器都采用集成运放实现。

其主要优点是克服传统意义上单环控制只能满足一方面的要求的缺陷。

关键词：电流环；转速环；PI调节器The Rotate Speed and Current Double Closed LoopFeedback Control for DC MotorAbstract: The major tasks of this design is utilizing simulating circuits to produce the rectifiering power source ,current PI regulator and rotate speed PI regulator for the DC motor.The major object of this desigen is making the DC motor started rapidly,rotating stably.yields making the DC motor started rapidly with the largest load current.It is the same to starting rapidly with the largest accerelation.Simultaneous,The rotate speed PI regulator make the DC mortor retated stably to any the change of the load .Both of the PI regulators use the integrated amplifier operator to accomplish the task.The priority of this design are overcoming the defect of traditional single feedback loop.Key word: current feedback loop; rotate speed feedback loop;PI regulator目录摘要 (1)1 引言 (3)2电机的供电电源 (5)2.1三相桥式整流电源 (5)3转速、电流双闭环系统的静态结构 (9)3.1转速、电流双闭环直流调速系统的构成 (9)3.1.1 双闭环系统的结构框图 (9)3.1.2 稳态结构框图和静态特性 (10)4双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 (12)4.1 双闭环直流调速系统的数学模型 (12)4.1.1 直流电机的动态数学模型 (12)4.1.2 双闭环直流调速系统的完整的动态结构框图 (14)4.2 动态性能的时域分析 (14)4.2.1 起动过程分析 (15)4.2.2动态抗扰性能分析 (16)4.3 调节器的工程设计方法 (16)4.3.1工程设计方法的基本思路 (17)4.3.2 典型系统 (17)4.4控制系统的动态性能指标 (20)4.4.1 跟随性能指标 (20)4.4.2 抗扰性能指标 (21)4.4.3典型Ⅰ型系统性能指标和参数的关系 (22)4.4.4典型Ⅱ型系统性能指标和参数的关系 (27)5.按工程设计方法设计双闭环系统的调节器 (32)5.1 电流调节器的设计 (33)5.1.1电流环结构图的化简 (33)5.1.2电流调节器结构的选择 (34)5.1.4电流调节器的实现 (36)5.2 转速调节器的设计 (36)5.2.1 电流环的等效闭环传递函数 (36)5.2.2转速调节器结构的选择 (37)5.2.3转速调节器的参数计算 (39)5.2.4 转速调节器的实现 (36)6系统仿真 (38)6.1 系统动态结构的MATLAB仿真 (38)6.2 系统的整体结构的仿真 (40)7总结 (44)参考文献 (44)1 引言直流电机由于其调速的控制方法简易而获得了广泛的应用，其控制规律容易理解，并且便于通过线性控制系统的分析方法去解决工程设计的实际问题。

无刷电机驱动器设计中开环、速度环、电流环1、开环控制开环控制，驱动器通过PWM调制MOS管斩波频率的占空比来调节电机功率输出，空载情况下占空比100%时输出转速达到最高。

2、速度环驱动器以转速为调整目标，电机的输出转矩为了保持速度而调整。

为什么需要速度环?因为现实中电机的负载是变动的，用固定占空比控制会导致电机速度随着负载的变化而变化。

在要求电机转速保持恒定的环境，要求驱动器能随着负载变换自动调节占空比输出。

无刷电机内部的霍尔传感器作为速度反馈精度还凑合，这点比其它电机有先天的优势。

对速度反馈量做PID算法占空比可以实现速度闭环。

一个例子就是，用开环控制在低速模式会因为转矩太小导致电机无法带动负载，如果使用了速度环电机可以自动增大转矩比来保持带负载低速转动。

3、电流环(转矩环)电流闭环模式下驱动器以转矩为调整目标，目标就是使得电机能以最大转矩转动。

为什么在速度环的条件下增加电流环?还是回到上面的例子，如果低速环境下，速度环可以提高电机的低速转矩，但是为了防止驱动器输出负载超过电机本身的承受能力，电机以最大的允许电流输出转矩。

从这一点出发电流环作用，主要是2个，一是启动过程的加速，二是对电机最大工作电流的保护。

4、速度、电流双闭环控制。

双闭环控制的提出主要是针对电机启动过程，陈伯时<<电力拖动>>中指出，电机双闭环理想情况下是启动时是电流环，稳定时只有速度环。

但双闭环设计很难只有一个环，所以两个环在不同阶段作用的大小不同的，启动时电流环起决定作用，速度稳定时速度环起主要作用。

双闭环的PID编写。

应该先完成速度环程序，后写电流环程序。

双闭环编写主要两个方面：速度环的输出和电流环的标定，PID参数调节。

在转速和电流大小的电流情况下，需要的PID值是不一样的，因此对PID做分段设计可以提高电机的通用性。