基于MATLAB的单闭环直流调速系统设计

《交直流调速系统》课程设计说明书

基于 MATLAB 的单闭环直流调速系统设计

学生姓名：

专 业： 自动化

班 级： 自动化 1804

学 号：

指导教师：

职称 讲师

完成时间： 2021 年 5 月

系统，其中系统包含给定环节、比较与放大环节、触发器和整流装置环节以及测

速反馈环节等。在设计中利用 MATLAB 软件建立系统的仿真模型，并进行仿真，

仿真结果表明基于 PI 控制器的直流调速系统的性能优良，,能够实现直流电机的

正常、快速、平稳起动,可以有效提高生产效率。

关键字：直流调速系统；单闭环转速负反馈无静差调速系统；MATLAB 软件

1 绪论............................................................. 1

2 总体方案设计..................................................... 2

2.1 设计方案一................................................. 2

3.1 直流电动机................................................. 5

3.4 触发器和整流装置环节....................................... 6

4 系统动态分析..................................................... 8

4.1 系统动态结构图............................................. 8

4.2 系统稳定性分析............................................. 8

4.3 PI 调节器串联校正 .......................................... 9

5 MATALAB 系统仿真 ................................................ 11

5.1 参数选择与计算............................................ 11

5.2 传递函数建模.............................................. 12

5.3 PI 参数整定——临界比例度法 ............................... 12

5.4 系统性能分析.............................................. 14

直流调速系统具有良好的运行和控制特性，长期以来在调速领域占据着垄断

直流调速仍然是自动调速系统的主要形式。直流调速系统技术在理论和实践应用

上都比较成熟，从控制技术的角度来看，它又是交流调速的基础。因此，着重讨

论直流调速系统十分必要。

直流调速系统的主要优点在于调速范围广、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，相当长时期内几乎都采用直流电力拖

动系统。其按供电方式不同，可分为直流发电机机组供电、水银整流器供电、晶

闸管整流器供电和脉宽调制电源（PWM）供电系统等类型。

目前，我国直流调速控制技术的发展趋势主要有以下几个方面：

2.1 设计方案一

如图 1 所示为单闭环转速负反馈有静差调速系统原理图。该系统的控制对象

为直流电动机 M，被调量为转速 n，测速发电机 TG 与电位器 RP2 组成转速检测环

送给晶闸管触发器 GT，

,从而控制电动机的转速。

（3）触发器和整流装置环节（组合体）。该环节的作用是进行功率放大，将

。

（4）转速检测环节。该环节是通过一台小型直流发电机（直流测速发电机），