毕业设计论文-直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统建模及仿真-电气工程及其自动化

毕业设计论文基于Simulink的直流调速系统的设计与仿真摘要调速系统做为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统，随着生产工艺、产品质量要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。

当前控制系统已进入了计算机时代，在许多领域已实现了智能化控制。

直流调速系统凭借优良的调速特性，调速平滑、范围宽、精度高、过载能力大、动态性能好、易于控制以及良好的起、制动性能等优点，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以研究直流调速系统有着十分必要和重要的意义。

本文以直流调速系统为主要研究对象，首先阐明了该课题研究的目的与意义，具体介绍了开环，单闭环和双闭环直流调速系统的设计和建立Matlab/Simulink 仿真模型的过程，得出转速及电流的仿真波形并与理想启动的转速及电流波形做对比。

分析并比较开环，单闭环和双闭环的优缺点。

关键词：直流调速系统；Simulink；开环；单闭环；双闭环DC SPEED CONTROL SYSTEM BASED ON SIMULINK DESIGN AND SIMULINKAbstractAs today's electric drive speed control system automatic control system of the most widely used system, with the production process, and continuously improve product quality requirements and production growth, making more and more production machinery required to achieve automatic speed . Current control system has entered the computer age, has been achieved in many areas of intelligent control. DC drive system with excellent speed characteristics, smooth speed, wide range, high precision, large overload capacity, good dynamic performance, easy to control and good starting and braking performance, etc., can meet the production process automation system each different kinds of specific operational requirements, the study DC speed control system has a very necessary and important.In this paper, DC speed control system as the main research object, first to clarify the purpose and significance of the research, specifically describes the open-loop, single-loop and double-loop DC speed control system design and build Matlab / Simulink simulation model of the process, too the speed and current simulation waveform and the ideal starting speed and current waveforms do comparison. Analyze and compare the open-loop, single loop and double loop advantages and disadvantages. Experimental results show that the simulation speed performance with consistent theoretical derivation.Keywords: DC speed control system;Open-loop system;Single-loop system;Double-loop system目录摘要 (I)Abstract (III)1绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2概述 (1)1.3论文内容 (2)1.4本章小结 (2)2直流调速系统的理论基础 (3)2.1 Matlab/Simulink仿真软件 (3)2.2 直流调速的理论基础 (3)2.3 开环系统的电气原理 (7)2.4 单闭环系统的电气原理 (7)2.5 双闭环系统的电气原理 (8)2.6 本章小结 (9)3 调速系统的建模与仿真 (9)3.1 开环调速系统的建模与仿真 (10)3.1.1 开环建模过程 (10)3.1.2 开环系统的仿真 (14)3.2 单闭环调速系统的建模与仿真 (16)3.2.1 单闭环系统的建模 (16)3.2.2 单闭环系统的仿真 (19)3.3 双闭环调速系统的建模与仿真 (21)3.3.1 双闭环系统的建模 (21)3.3.2 双闭环系统的仿真 (23)3.4 本章小结 (25)4 结论与展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)1绪论1.1 课题背景现代化的工业过程中，几乎无处不使用电力传动装置，尤其是在石油，化工，冶金，轻工，机械等工业生产中对电动机的控制更是起着举足轻重的作用[1]。

第1章绪论我们从电力拖动的发展过程中发现，交、直流两大调速系统一直并存于各个工业领域，虽然由于各个时期科学技术的发展使得它们所处的地位有所不同，但它们始终是随着工业技术的发展，特别是随着电力电子元器件的发展而在相互竞争。

1.1 直流调速系统发展现状在过去很长一段时期，由于直流电动机的优良调速性能，在可逆、可调速与高精度、宽调速范围的电力拖动技术领域中，几乎都是采用直流调速系统。

然而由于直流电动机其有机械式换向器这一致命的弱点，致使直流电动机制造成本高、价格昂贵、维护麻烦、使用环境受到限制，其自身结构也约束了单台电机的转速，功率上限，从而给直流传动的应用带来了一系列的限制。

1.2 交流调速系统的发展趋势相对于直流电动机来说，交流电动机特别是鼠笼式异步电动机具有结构简单，制造成本低，坚固耐用，运行可靠，维护方便，惯性小，动态响应好，以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点。

因此，近几十年以来，不少国家都在致力于交流调速系统的研究，用没有换向器的交流电动机实现调速来取代直流电动机，突破它的限制。

随着电力电子器件，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，为交流调速系统的开发研究进一步创造了有利的条件。

诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速，特别是矢量控制技术的应用，使得交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。

现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高速传动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，已几乎都可采用交流调速传动。

交流调速传动的客观发展趋势已表明，它完全可以和直流传动相媲美、相抗衡，并有取代的趋势。

第2章 MATLAB和Simulink的简介2.1 对Matlab软件的了解MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

本科毕业设计（论文）题目：双闭环直流调速系统的设计与仿真研究Graduation Design (Thesis)Design and Simulation of Double Loop DC Motor Control SystemByWu JieSupervised byAssociate Prof. Zhang zhenyanDepartment of Automation EngineeringNanjing Institute of TechnologyMay, 2014摘要为了提高运动控制系统在实际工程中的应用效率，本文介绍了直流调速系统的工程设计方法[1]，利用 MATLAB软件，对直流调速系统进行数学建模和系统仿真的研究。

所给出的仿真方法，可以灵活地调节系统的参数，从而获得理想的设计结果，并对设计出的系统进行分析。

建立调节器工程设计方法所遵循的原则是:1）概念清楚、易懂。

2）计算公式简明、好记。

3）不仅给出参数计算公式，而且指明参数调节方向。

4）能考虑饱和非线性控制的情况，同时给出简单的计算公式。

5）适合于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统[2]。

由于这个课题相对简单，我在里面加入了相关性的内容以丰富本课题的广度和深度。

在本设计中，我加入了三种简单的单闭环直流调速系统，并且通过对它们进行仿真分析，比较找出了它们的不足之处，从而更明显地体现了双闭环直流调速系统的优越性。

并且通过对两种典型的双闭环直流调速系统进行仿真分析，从而更好地理解和运用双闭环直流调速系统[3]。

关键词：直流电动机；双闭环调速；MATLAB；仿真；直流调速系统；直流脉宽调制；工程设计方法ABSTRACTIn order to raise application efficiency of the motion control system in actual project ,this article discussed the engineering design methods of the speed-governing system of DC motor. The mathematical modeling and system simulation of direct current governor system are researched by means of MATLAB platform . The simulation method can adjust the system controller parameters flexibly, so as to achieve the ideal design results, and the design of the system are analyzed.A controller design method is the principles of:（1）The concept of clear, easy to understand.（2）Simple formula, easy to remember.（3）Not only gives the parameter calculation formula, and indicates the parameter adjustment direction.（4）Can consider the saturation nonlinear control, and gives a simple formula.（5）Suitable for all kinds of feedback control systems can be simplified into a typical system.Because this subject is relatively simple, I joined the correlation content inside to enrich the breadth and depth of the subject. In this design, I added three simple single loop DC speed regulation system, and then analyze them, compared to find their deficiencies, and thus more clearly showed the superiority of double closed loop DC speed regulating system. And through the simulation analysis of two kinds of typical double loop DC speed control system, so as to better understand and use the double loop DC speed control system.Keywords: DC motor, double closed loop，MATLAB，Simulation，V-M，PWM-M，The engineering design method目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 直流调速系统国内外研究现状 (1)1.3 研究双闭环直流调速系统的意义 (2)1.4 论文的主要研究内容 (2)第二章仿真软件以及相关硬件简介 (3)2.1 MATLAB/Simulink仿真平台 (3)2.2 仿真的数值算法 (3)2.3 工程设计法 (4)2.4 直流电动机 (4)第三章简单闭环调速系统的设计与仿真 (5)3.1 单闭环有静差转速负反馈调速系统的设计与仿真 (5)3.2 单闭环无静差转速负反馈调速系统的设计与仿真 (11)3.3 带电流截止负反馈的转速反馈系统的设计与仿真 (13)3.4 简单闭环调速系统的优缺点比较 (15)第四章转速、电流双闭环直流调速系统的设计与仿真 (17)4.1 转速、电流双闭环调速系统的设计与仿真 (17)4.2 V-M直流调速系统的设计与仿真 (19)4.3 PWM-M直流调速系统的设计与仿真 (26)第五章总结与展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论1.1 课题研究背景在现代化的工业生产过程中，许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能[4]。

电气与电子信息工程学院《控制系统课程设计》课程设计报告名称：直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统建模及仿真专业名称：电气工程及其自动化班级：级（专升本）班学号：姓名：指导教师：设计地点：课程设计任务书2014～2015学年第一学期学生姓名：专业班级：电气工程及其自动化级专升本班指导教师：工作部门：电气教研室一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和交流调压调速系统建模及仿真二、设计目的：《控制系统课程设计》是继“自动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。

由于它是一门理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。

本课程设计将起到从理论过渡到实践的桥梁作用,通过该环节训练达到下述教学目的：1、通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。

2、通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，达到培养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。

3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。

通过它使学生理论联系实际，以实际系统作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。

通过设计培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。

培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗位从事技术打下良好基础。

三、课程设计内容（含技术指标）1．直流调速系统设计及仿真题目和设计要求不可逆直流调速系统设计：设计数据：直流电机额定功率P N=10KW；额定电压UN=220V, 额定电流I N=55A,极对数2P=4,转速n N=1000r/min；电枢电感L D=7mH；电枢电阻Ra=0.5Ω ,励磁电压U L=220V, 励磁电流I L=1.6A；要求系统调速范围D=10,S≤ 5%，电流脉动系数Si≤10%。

存档日期：存档编号：论文题目: 双闭环直流调速系统的设计与仿真姓名: XXX院系：电气工程及自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：指导老师： XXX摘要本文以控制系统的传递函数为基础，采用工程设计方法对最常用的转速、电流双闭环调速系统进行设计，并用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。

首先对双闭环直流调速系统采用常规PID控制进行设计，电流调节器和转速调节器都采用了PID控制器，并分别对电流环和转速环的动态性能和抗扰动性能进行了仿真分析。

其次，由于转速调节器起主要作用，所以对转速环采用模糊控制，并设计了模糊控制器，对双闭环直流调速系统进行仿真分析，并与常规PID 控制进行了对比，仿真结果表明，模糊控制有良好的动态特性，很强的抗干扰能力。

关键词：直流调速PID控制模糊控制系统仿真AbstractThe article is based on the transfer function of taking control system, using the engineering design of the most commonly used method of the speed and the current double closed loop speed regulation system to design, with MATLAB/Simulink software system simulated. First, the double closed loop dc speed control system are adopted the conventional PID control to design, current regulator and speed regulator has adopted PID controller, the dynamic performance and anti disturbance performance of the current ring and speed loop simulation analysis respectively. Second, since speed regulator plays the leading role, so using fuzzy control for speed loop,and designed a fuzzy controller simulation analysis to dc speed control system of double loop,and compared to the conventional PID control, the simulation results show that Fuzzy control have good dynamic characteristic, strong anti-interference ability.Keywords: Dc speed regulation PID control fuzzy control system simulation目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2直流调速系统的国内外研究概况 (1)1.3模糊控制理论的发展与特点 (2)1.4研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (3)1.5论文的主要研究内容 (3)2 直流电机双闭环调速系统 (4)2.1直流电动机的起动与调速 (4)2.2直流调速系统的性能指标 (9)2.3双闭环直流调速系统的组成 (13)2.4 直流他励电动机的数学模型 (14)2.5可控硅整流装置的数学模型 (16)2.6本章小结 (17)3 常规PID控制双闭环直流调速系统的设计 (18)3.1双闭环调速系统的工程设计方法 (18)3.2双闭环直流调速系统的设计 (21)3.3设计实例 (26)3.4Matlab/Simulink仿真 (31)3.5仿真结果分析 (33)3.6本章小结 (33)4 模糊PID双闭环直流调速系统的设计 (34)4.1 模糊控制系统与模糊控制器 (34)4.2直流调速系统的模糊控制 (35)4.3系统的仿真和分析 (38)4.4本章小结 (40)5 结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)1 绪论1.1课题研究背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。

河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要毕业设计 [论文] 题目：基于MATLAB的多环直流调速系统建模与仿真河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要摘要该文对开环转速、单闭环转速、电流双闭环及多环直流调速系统进行了计算机仿真研究。

直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，在设计和调试过程中有大量的参数需要计算和调整。

他借助于MATLAB6.5软件，对一些典型的直流电机控制系统进行了仿真研究，实现了不同模型的动态仿真，对系统作了稳态和动态性能指标分析。

对同一种直流电机调速系统，可以采取纯由传递函数模块搭建系统模型仿真、基于电气原理图结构搭建混合模块的系统模型仿真和编程仿真，并阐述了各种方法的特点。

利用Simulink中仿真功能对系统进行了仿真，仿真的结果证明了该方法的可行性、合理性。

利用仿真技术可以很大程度地减少多环直流调速系统设计和调试强度。

关键词：直流电机调速开环单闭环多环河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要AbstractThis paper provides a research about the simulation of open-loop single closed loop and speed and current double closed and many loops DC speed control system.In the complex system designed ,there are many parameters that need to be calculated and adjusted. The study on a couple of typical DC control systems with MATLAB 6.5 has bean carried out by the author and the system simulation based on different MATLAB model has been realized, including the simulation of the system model which is purely constructed by the transfer function blocks, the simulation of the system model which is made up of hybrid Simulink blocks and the simulation of the system model coming from MATLAB programming and the features of the above ways are illustrated. The analyze of dynamic and stable performance and index of these DC machine control systems is also done in this study. The system simulation model is built with the MATLAB software.The result of the simulation is practical and reasonable. The design work can be much reduced when using the simulation technology.Keywords：DC machine speed regulation open-loop single-loop many loops目录摘要 .............................................................. I I Abstract ........................................................... I II 1 绪论 . (1)1.1 课题研究的意义及目的 (1)1.2 直流调速系统国内外发展现状及趋势 (1)1.3 本论文研究主要内容及创新 (2)2 直流电动机 (4)2.1 直流电动机基本原理 (4)2.1.1 直流电机的基本构成 (4)2.1.2 直流电机的工作原理 (4)2.2 直流电动机的调速方法 (5)2.2.1 调速的定义 (5)2.2.2 调速的指标 (7)3 直流电动机的调速系统 (10)3.1 开环直流调速系统的工作原理 (10)3.1.1 开环调速系统组成及原理 (10)3.1.2 晶闸管-电动机系统的机械特性 (10)3.2 单闭环直流调速系统的工作原理 (11)3.2.1单闭环直流调速系统的介绍 (11)3.2.2 单闭环调速系统的稳态特性 (12)3.2.3 单闭环有静差调速系统 (16)3.3 双闭环直流调速系统的工作原理 (20)3.3.1 双闭环直流调速系统的介绍 (20)3.3.2 双闭环直流调速系统的组成 (21)3.3.3 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 (23)3.3.4 双闭环直流调速系统的数学模型 (24)3.4 三闭环直流调速系统的工作原理 (26)3.4.1 三闭环直流调速系统的介绍 (26)3.4.2 三闭环直流调速系统的数学模型 (27)3.4.3 三闭环调速系统的建模步骤 (27)4 直流调速系统建模与仿真 (29)4.1 直流调速系统建模 (29)4.1.1 参数的计算 (29)4.1.2 直流调速系统的建模的方法 (31)4.2 直流调速系统的建模与仿真 (32)4.2.1 开环调速系统 (32)4.2.2 转速单闭环调速系统 (33)4.2.3 转速电流双闭环调速系统 (35)4.2.4 三闭环直流调速系统 (36)总结 (40)参考文献 (41)致谢 (43)附录 (1)1 绪论1.1 课题研究的意义及目的电动机是将电能转化为机械能的动力转换设备。

中文摘要和关键字摘要：我这次毕业设计的题目是：步进电机准确定位的实现。

众所周知，软件的设计离不硬件这个平台，所有的设计都要围绕已有的硬件条件进行。

我们的控制系统的核心是步进电机。

步进电机作为一种数字伺服执行元件.具有结构简单，运行可靠，控制方便，控制性能好等优点，因此在数控机床，机器人，自动化仪表等领域有着日益广泛的应用。

对于那些以低廉的开发成本，快速的开发过程，简单的系统维护为主目的，而对系统的运算速度要求不高的工程项目，独立式运动控制系统是最理想的选择。

为了使步进电机在转速和负载变化的情况下不失步地运行，并保持最快响应速度，需要对其进行动态升降速控制。

在我的设计中，采用8051单片机作为上位机，发出一系列的脉冲来控制步进电机的升降速。

至于发出什么样的脉冲信号以实现特定的功能，取决于上位机的软件设计。

作为上位机的设计者，上位机的软件实现是我最重要的工作。

关键字：步进电机自动升降速单片机控制系统英文摘要和和关键字Abstract : The topic of this course design of me is : Achievement of accurate fixed p ositi on by ste pper motor driv ing.As we known ,none of software design can deviate from the roof garden of hardware. As a digital servo executi on eleme nt, ste pping motor isreliable,easy to be con trolled and being of simple structure and excelle nt p erforma nee. It has bee n widely used in NC mach ine tools, robots automation instruments and other fields. Independency motion controller might be the best choice for those p rojects, which should be econo mic, quick to be devel op ed, and of easy maintenance while they don't have to be of high op eratio n speed .In order not to lose a ste p un der a vary ingspeed and a varying load ，adynamic speed control is needed to get the fastest res ponse.As the desig ner ,to acco mp lish the sorfeware is my most imp orta ntmission .1 adapt Microconcroller as the controller to control the electric pu slesigals,realized the ste pp er-motor sp eed con trolli ng .Keyword：ste pp er-motor Microco ncroller Con trol system第一章绪论1.1问题的提出1.1.1前言步进电机是机电一体化产品中的关键组件之一，具有精度高、惯性小、工作可靠、能实现高精度快速开环和闭环控制，是一种性能良好的数字化执行元件。

摘要现在流行的异步电动机的调速方法可分为两种：变频调速和变压调速，其中异步电动机的变频调速应用较多，它的调速方法可分为两种：变频变压调速和矢量控制法，前者的控制方法相对简单，有二十多年的发展经验。

因此应用的比较多，目前市场上出售的变频器多数都是采用这种控制方法。

关键词:交流调速系统, 异步电动机, PWM技术.目录摘要 (1)前言 (3)1.1 设计的目的和意义 (3)1.2变频器调速运行的节能原理 (3)第二章变频器 (4)2.1变频器选型： (4)2.2变频器控制原理图设计： (5)2.3变频器控制柜设计 (6)2.4变频器接线规范 (7)2.5变频器的运行和相关参数的设置 (8)2.6 常见故障分析 (8)第三章交流调速系统概述 (10)3.1 交流调速系统的特点 (10)第四章变频电动机的特点 (14)4.1电磁设计 (14)4.2结构设计 (14)第五章变频电机主要特点和变频电机的构造原理 (15)5.1 变频专用电动机具有如下特点： (15)5.2变频电机的构造原理 (15)第六章交流异步电动机 (16)6.1交流异步电动机变频调速基本原理 (16)6.2 变频变压（VVVF）调速时电动机的机械特性 (18)6.3变压变频运行时机械特性分折 (19)第七章 PWM技术原理 (24)7.1 正弦波脉宽调制(SPWM） (25)7.2单极性SPWM法 (26)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)前言1.1 设计的目的和意义近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。

电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。

变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

毕业设计（论文）开题报告学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化班级： 06电气2班设计（论文）题目：双闭环直流调速系统的仿真研究指导教师：二级学院：机电工程学院2010年03月24日1.选题的背景与意义1.1选题的背景当前全球经济快速发展，有两条显著的相互交织的主线：能源和环境。

能源的紧张不仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当大的问题。

随着全球能源消耗的增加，地球的矿物能源已面临枯竭、环境问题也日益突出，在世界各地的大、中城市，大气污染物中约40%~70%来自内燃机汽车的尾气排放。

作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。

世界银行一个专家组的调查报告中指出：中国大城市的污染状况目前是全世界最为严重的，全世界空气污染最严重的20个城市中，有10个在中国，而中国华北、华东的大城市调查中，大气污染的70%来自于汽车的尾气排放，电动汽车以其依靠电能驱动车辆，电能在驱动汽车行驶过程中基本不排放有害气体，对环境不会造成污染等特点使得电动汽车的研究越来越受到重视。

而电机调速系统是电动汽车的重要部分，是电动汽车的心脏。

电动汽车的驱动装置有许多种，直流电机使用简便，具有良好的启动性和调速性，是目前使用最广泛的一种。

【1】直流调速系统在工矿企业应用广泛，是电力拖动控制系统的一个重要的研究方向。

单闭环系统起动电流不是最大，扰动造成的动态偏差大，所有反馈都在一个调节器上，参数整定困难，不能随心所遇地控制电流和转矩的动态过程。

【2】由于现在一般对直流电动机的调速和转矩控制性能要求高，其中最典型的是转速-电流双闭环控制的直流调速系统。

对抗电网电压扰动和抗负载扰动都有很好的调节作用。

1.2国内外研究现状1.2.1直流调速可控直流电源G-M系统：由交流电动机（异步机或同步机）拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流if即可改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n。

（二〇〇七年 六月本科毕业设计说明书 题 目：可逆直流调速系统的仿真 学生姓名：xx 学 院：xx 系 别：xx 专 业：xx 班 级：xx 指导教师：xx摘要直流电动机具有良好的起、制动调速性能，宜于在广泛范围内平滑调速。

有许多生产机械要求电动机既能正、反转，又能快速制动，这就需要可逆的调速系统。

本课题介绍了可控环流可逆调速系统和逻辑无环流可逆调速系统的工作原理，在此基础上主要对逻辑无环流可逆调速系统进行了分析，并确定了可逆直流调速系统仿真的系统模型。

该模型采用的是典型的转速、电流双闭环结构，并通过无环流逻辑控制器DLC确保主电路没有环流产生，能够实现直流电动机的正反转。

文中使用MATLAB中的SimPowerSystems工具箱对系统进行建模，并利用实验测得的数据对建立的模型进行参数设置，最后进行仿真。

该系统中的调节器均采用PI调节器，在设计时，利用实验测取的数据对转速、电流调节器分别进行了计算。

关键词：可逆调速系统；逻辑无环流；MATLAB仿真AbstractThe direct current motor has the goo d starting、brake velocity modulation performance，is suitable for in the widespread scope the smooth velocity modulation. Many machinery for the production request the electric motors both to be able，the positive rotation、reverse and rapid braking，the DC SR system happen to solve this problem.This thesis introduces the reversible adjustable speed system’s principles of controllable circumfluence and logic non-loop-current，and it has given the analysis of logic non-loop-current the DC SR system. Thus the simulation model of the DC SR system is built. The model employs typical double closed-loop structure of speed and curren t，in the modeling of the double closed loo p，the non-loop-current logical controller-DLC is used to guarantee that there was not produce the circumfluence in the main circuit and realize positive rotation or reverse.The Matlab simulation toolbox SimPowerSystems is used to build the mode l，and in the mode l，the parameter is set by measuring practical D C，at last the simulation is done. The PI controller is used in the syste m，and the speed PI and the current PI are designed by using the value of measuring practical DC.Keywords：Reversible velocity modulation system；Logic non-loop-current；MATLAB simulation目录第一章绪论 (1)1.1直流调速控制技术发展概况 (1)1.2问题的提出 (1)1.3解决方案 (2)1.4仿真工具语言MA TLAB简介 (2)1.5本课题的任务 (3)第二章直流可逆调速系统 (4)2.1可控环流的可逆调速系统 (4)2.2逻辑控制的无环流可逆调速系统 (5)2.2.1 系统的组成和工作原理 (5)2.2.2 无环流逻辑控制器DLC (6)第三章转速、电流调节器的设计 (9)3.1参数的测定与计算 (9)3.2电流调节器的设计 (14)3.2.1 电流调节器结构的选择 (14)3.2.2 电流调节器的设计与计算 (15)3.3转速调节器的设计 (17)3.3.1 转速调节器结构的选择 (17)3.3.2 转速调节器的设计及计算 (18)第四章逻辑无环流可逆调速系统的MATLAB仿真 (20)4.1逻辑无环流可逆调速系统的仿真建模 (20)4.2逻辑无环流直流可逆调速系统的仿真 (26)结论 (30)参考文献 (31)谢辞 (32)第一章绪论1.1 直流调速控制技术发展概况随着生产技术的发展，对电气传动在起制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。

摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。

根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。

基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。

在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。

本文首先确定整个设计的方案和框图。

然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。

接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。

最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。

为了实现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，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。

从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。

这就形成了转速、电流双闭环调速系统。

先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析。

关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器AbstractSpeed and current double closed-loop governor system is a speed controlled system which has fairly good performance and the most extensive apply. Based on the characteristic of thyristor, it adjusts voltage by regulating the trigger angle “α” of SCR. In paper, motor speed controller is using of current and speed double closed-loop speed control circuit. The energy of power circuit is supplied of three-phase full-bridge controlled rectifier. Firstly, determines the entire design the plan and the diagram. Secondly, make sure the structure of power circuit and the design of elements , and calculate the element parameter，including rectifier transformer, thyristor, reactor and protection circuit. Thirdly, actuates the electric circuit the design including to trigger the electric circuit and the , The paper mainly focuses on the design of speed controller circuit. In order to realize the rotational speed and the electric current two kind of negative feedbacks, may establish two regulators in the system, adjusts the rotational speed and the electric current separately, namely introduces the rotational speed negative feedback and the electric current negative feedback separately, between the two implements the nesting sure the structure of the circuit and design the elements firstly, then, calculate the element parameter, including the settling voltage, speed regulator, current regulator, trigger circuit, detection circuit and V oltage-Stabilizing Circuit. Secondly , the paper simulate the speed control system with MATLAB/SIMULINK.key words：two closed-loop; current regulator ; speed regulator目录前言 (1)1 绪论 (2) (2) (2) (3) (3)设计内容 (3)技术参数 (4)双闭环直流调速系统设计框图 (4)2 系统电路的结构形式和双闭环调速系统的组成 (6) (6)双闭环调速系统的组成 (8) (11)稳态结构框图 (11)动态数学模型 (12)3 主电路各器件的选择和计算 (14)交流变压器容量的计算和选择 (14)整流元件晶闸管的选型 (16)电抗器设计 (17) (19) (19) (22)4 驱动电路的设计 (25) (25) (27)5 双闭环调速系统调节器的动态设计 (29)电流调节器的设计 (30)转速调节器的设计 (32)6 基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真 (37)小结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附表 (44)前言直流电机调速系统在现代化工业生产中已经得到广泛应用。

昆明学院2016 届毕业论文（设计）论文（设计）题目他励直流电动机调速系统设计与仿真子课题题目姓名浦同云学号 201204170221所属院系自动控制与机械工程学院专业年级电气工程及其自动化12级指导教师杨祖元2016 年 5 月摘要在本文中，我们首先介绍了直流电动机的工作特性的原理和他励直流电动机的工作特性，进行他励直流电动机特性的MATLAB仿真。

两者对比实验和仿真结果相匹配。

利用Matlab/Simulink仿真过程包括：他励直流电动机电枢串电阻启动过程的仿真，直流电动机的转矩特性的仿真和直流电动机机械特性的仿真。

论文分为六个部分，第一部分是关于电机应用与发展的描述。

其次，详细介绍了直流电机的结构和工作原理，基于他励直流电机的结构，对直流电机进行了仿真。

第三、在MATLAB仿真软件的发展历史、基本知识的介绍，尤其对SimPower Systems做详细阐述，在Simulink的仿真中，主要是运用到SimPowerSystems 里的相关模块。

第四，他励直流电动机特性实验。

第五、利用MATLAB编程及MATLAB 中的SIMULINK模块对他励直流电动机特性进行仿真并调试得出最佳仿真结果。

关键词：直流电动机；启动；机械特性； MATLABAbstractThis paper introduces in the principle of DC generator and excitation DC generator operating characteristics, in Shunt DC generator characteristic test after using MATLAB to analyze the characteristic of Shunt DC generator. The contrast between the two that the experiment and simulation results. The use of MATLAB/SIMULINK simulation, excitation DC generator external characteristic simulation and DC generator regulation characteristic simulation.Thesis is divided into four parts, the fist of the motor application development has made the related description. Second on the structure and the principle of the DC generator is introduced in detail, through to the excitation DC generator structure of understanding, for excitation DC generator simulation done foundation. In third, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. On the MATLAB simulation software development beginning, basic knowledge such as related to introduce, especially on the Sim Power Systems done in detail, in the Simulink simulation, is mainly applied to Sim Power Systems in the relevant module. In fourth, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. Fifth, the use of MATLAB programming and MATLAB SIMULINK module of DC generator characteristic simulation and debugging simulation results.Key Words: DC motor ；Boot ；Mechanical characteristics ；MATLAB目录摘要........................................................................................................................................................ I I ABSTRACT ................................................................................................................................................. I II 第一章绪论 .. (1)1.1绪论 (1)1.2背景和目的 (1)1.3本文的结构内容 (2)第二章直流调速系统的数学模型 (3)2.1直流电动机的数学模型 (3)2.2直流电动机的电磁转矩和电动势 (4)2.2.1电磁转矩 (4)2.2.2电动势 (4)2.2.3直流电动机的功率 (5)2.3他励直流电动机的原理 (5)第三章.他励直流电动机的设计 (7)3.1直流电动机的原理图..................................................................................... 错误!未定义书签。

毕业设计(论文) 直流电机综合性能仿真摘要直流电机具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择，而仿真对于控制系统的分析、设计和验证具有重要的意义，使用MATLAB中的Simulink工具箱可以进行控制系统的仿真。

作者借助于MATLAB 7．0软件，对一些典型的直流电机控制系统进行了仿真研究，实现了不同模型的动态仿真，对系统作了稳态和动态性能指标分析。

对直流电机调速系统，采取纯电气原理图结构搭建混合模块的系统模型仿真。

对数字PID控制算法进行了设计，包括简单的数字PID控制算法，同时在该调速系统中引入直流电机脉冲宽度调制（PWM）调速方法。

研究了利用仿真手段整定计算机控制直流电机系统的采样周期和PID参数的方法，以获得优良的系统调速性能。

关键词：MATLAB：仿真；直流电机；调速；PIDABSTRACTThe simulation is of great significance to analyze，design and validate the control system．Thesimulation of control system can be camed out through using MATLAB programming language andMATLAB／Simulink toolbox．The study on a couple of typical DC control systems with MATLAB 7．0has bean carried out by the author,and the system simulation based on difierent MATt,AB modds hasbeen realized，including the simulation oftbe system model which is purely constructed by the transferfunction blocks，the simulation of the system model which is made up of hybrid Simulink blocks andthe simulation ofthe system model coming from MATLAB programming,and the features ofthe aboveways are illustrated。

电气与电子信息工程学院《控制系统课程设计》课程设计报告名称：直流调速系统设计及仿真和矢量控制变频调速系统建模与仿真专业名称：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：指导教师：设计地点：目录前言 (7)第1章直流调速系统总体方案 (8)1.1调速控制要求........................................................................................................ (8)1.2调速方案设计 (8)1.3总体方案设计 (9)第2章主电路设计与参数计算 (10)2.1整流变压器参数计算 (10)2.2晶闸管元件参数计算 (7)2.3晶闸管保护计算 (8)2.4平波电抗器的计算 (9)第3章触发电路的设计 (12)3.1触发电路的选择 (12)3.2 同步变压器设计 (12)3.3 控制电路的直流电源 (12)第4章双闭环的动态设计和校验 (13)4.1转速调节器的设计和校验 (13)4.2电流调节器的设计和校验 (14)第5章直流调速系统MATLAB仿真 (16)5.1电流环的仿真 (16)5.2转速环的系统仿真 (18)第6章交流调速系统的建模与仿真 (19)6.1矢量控制变频调速的仿真模型 (19)6.2异步电动机矢量控制变频调速仿真结果 (19)6.3异步电动机变频调速矢量控制仿真结果分析 (21)总结 (22)参考文献 (22)附表1：主电路及辅助图 (23)附表2：触发电路图 (24)附表3：直流双闭环仿真图 (29)前言电气传动系统又称电力拖动系统,是以电动机作为原动机的机械系统的总称。

其目的是为了通过对电动机合理的实现生产机械的起动,停止,速度、位置调节以及各种生产工艺的要求。

随着技术的进步及社会对环保、节能要求的日渐严格,电气传动系统在社会各方面的使用越来越广泛。

电气传动技术以电动机控制为控制对象，以微电子装置为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下组成电气传动控制系统。