哈工大——基于matlab的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真.pdf

该文档涉及的知识点是基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的分析与设计。这是一个复杂的自动化控制问题，其中包含了电机学、控制理论和MATLAB软件应用等多个方面的内容。以下是相关知识点的详细说明： 1. **直流电机参数**： - 额定功率：200W - 额定电压：48V - 额定电流：4A - 额定转速：500r/min - 电枢回路总电阻：8Ω - 允许电流过载倍数：2 - 电势系数：0.04V/min/r - 电磁时间常数：LT=0.008s - 机电时间常数：mT=0.5s 2. **控制策略**： - 采用双闭环调速系统，包括速度环和电流环。 - 速度环控制器：采用PI（比例积分）调节器，确保稳态无静差。 - 电流环控制器：同样采用PI调节器，以控制电机电流。 3. **设计目标**： - 电流超调量不超过5% - 转速超调量在空载启动至额定转速时不超过25% - 过渡过程时间st要求小于0.5s 4. **控制器参数计算**： - 稳态参数计算：电流和转速偏差在稳态时为零，调节器输出限幅电压为10V。 - 电流反馈系数：*nom = 10 * (1.25/24) * IA，其中IA是额定电流。 - 转速反馈系数：*nom = (100.02 * min) / (500 * min/n) ，其中min/n是额定转速。 5. **电流环设计**： - 考虑到电流环的快速响应和稳定性，需要计算PI控制器的比例(P)和积分(I)增益。 - 时间常数的选择：电流反馈滤波时间常数oiT=0.2ms，对电流检测信号进行滤波以减少噪声。 6. **MATLAB仿真**： - 使用MATLAB进行系统模型的建立，包括电机模型、控制器模型以及PWM功率变换器模型。 - 通过SIMULINK模块来实现双闭环控制系统，并进行系统性能的仿真验证。 7. **PWM技术**： - 双极式H桥PWM方式驱动用于直流电机，能够实现正反转控制并提高效率。 - 开关频率f=10kHz，高开关频率可以减小电机的谐波损耗。 8. **放大倍数sK**： - 放大倍数sK=4.8，可能涉及到的是电流调节器或功率变换器的放大电路，用来调整电流环的输出。 9. **滤波器设计**： - 转速反馈滤波时间常数onT=1ms，电流反馈滤波时间常数oiT=0.2ms，这些滤波器用于平滑反馈信号，消除高频噪声。 通过以上设计和仿真，可以评估直流电机双闭环调速系统的性能，如稳态响应、动态响应以及抗干扰能力。整个设计过程体现了理论与实践的结合，以及MATLAB作为强大工具在工程中的应用。