直流电机调速系统仿真设计

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直流电机调速系统仿真设计

　　　摘要

　　文中比较了几种不同的直流电机调速方式，重点对转速、电流双闭环调速系统进行了设计

　仿真。利用 MATLAB　　的SIMULINK　仿真库对实际的直流电机进行了仿真参数的设定，并建立

　了相应的复频域模型，通过设定 PI　调节器的合适参数，完成了直流电机双闭环调速系统的模

型搭建。仿真结果给出了速度和电流的控制特点，得到了转速电流变化曲线。

　　对照实验结果，我们得以精确观测了直流电机双闭环控制下不同阶段的启动过程，给实际

的系统设计提供一些可靠的建议。

　　　关键词：　　　MATLAB　仿真　　直流电机　　调速　　双闭环。

　　 Abstract

　　 In　this　paper,　several　different　DC　motor　speed　regulation　methods　are　compared,and　the　design　

and　simulation　of　speed　and　current　double　closed　loop　speed　regulationsystem　　are　　emphasized.　　

Using　　the　　SIMULINK　　simulation　　library　　of　　MATLAB,　　thesimulation　　parameters　　of　　the　　actual　　

DC　　motor　　are　　set　　up,　　and　　the　　correspondingcomplex　frequency　domain　model　is　established.　By　

setting　the　appropriate　parametersof　　the　　Pi　　regulator,　　the　　model　　of　　the　　DC　　motor　　double　　closed　　

loop　　speed　　regulationsystem　　is　　built.　　The　　simulation　　results　　show　　the　　control　　characteristics　　of　　

speed　　andcurrent,　　and　　the　　curve　　of　　speed　　and　　current　　change　　is　　obtained.　　Compared　　with　　

theexperimental　　results,　　we　　can　　accurately　　observe　　the　　starting　　process　　of　　different　　stagesunder　

double　　closed　　loop　　control　　of　　DC　　motor.　　The　　design　　provides　　some　　reliableadvice.

　　 Key　Words　:　　　 MATLAB　Simulation；DC　Motor；Speed　Control；Double　Closed　Loop。

　　 1.　绪论

　　 1.1 　、课题来源和研究意义。

　　 1.1.1 　、课题来源及研究现状。

　　直流电机调速，指的是当电机处于某个范围的负载状态时，可以按照不同的要求，人为的

改变其转速。在重负载的情况下，电机可以通过改变其自身的参数或者施加外电压等其他形式

来改变机械特性，这样就可以改变电机稳定运转的速度。一般来说，直流电机可调转速的范围

都较广泛，调速过程也相对均匀平滑。

　　直流电机的调速系统，尤其是双闭环控制下的调速系统，是日常工业生产活动中使用十分

广泛的一种利用电力进行运转的设备。在当今社会的工业生产体系中，自动控制系统是一项应

用广泛，十分便利的技术，在冶金、印刷、轧钢、金属切割等方面，都能够很好地节省人力，

满足需求。在传统的控制系统中，我们往往会选择晶体管和各种不同的线性运算电路来组成系

统这些模拟元件虽然也能够满足生产需求，但是无法忽视的线路老化问题和外界的干扰会影响

控制效果，而且这样的控制电路往往不具备普遍适用性，内部的线路又较为繁杂，在实际生产

过程中会导致系统的运行特性发生改变，系统的可靠性和精确性得不到保证，严重时甚至会出

现生产事故。与之相对的，双闭环控制下的直流电机调速系统则更加庞大繁杂，但能够很好的

实现自动控制生产机械。是以，在进行系统整体布局和进行调试时，需要进行大量的参数计算

　和设置。如果运用传统的设计方法，会遇到工作繁琐且调试难以进行的情况，因此，运用

MATLAB　相关工具对电机进行仿真研究成了一种热门的研究方式。基于这样的现

状，MATLAB　　中的 SIMULINK　工具箱让使用者在通过简单的操作实现强大的功能，且用户界

面十分友好，是一种应用广泛的能够做到动态建模并进行实时仿真的软件。

　　 1.1.2 　、课题的研究意义。

　　针对直流电机的调速系统本身就拥有许多长处，比方说：运转速度快、可调范围广、且精

准度较高，具备杰出的启动制动机能。在日常生活中，直流电机调速系统也是一种普遍运用的

控制系统，例如在我们十分熟悉的电子计算机、家用智能电器、电子玩具等方面，都有直流电

机的运用，因此，这是一门与我们的生活有着千丝万缕联系的工业技术，有着举足轻重的作

用。一般来说，我们想要更好的控制直流电机的速度，会采用闭环系统来控制，这些系统中就

包含了单闭环与多闭环等多种控制系统。在一些对调速要求相对较低的地方，我们通常采用单

一的闭环控制系统；相对的，在一些调速要求较为严格的地方，我们则会采用多闭环控制系统

来满足需求。

　　　使用 MATLAB　工具对直流电机调速系统进行仿真模拟，其最大的便利在于可以通过软件

完成硬件的检测实验，以此得到相关数据，并且计算修改，而无需对硬件实物进行反复修改，

可以省略许多实验中不必要的过程。同时，MATLAB　中的动态建模和仿真具有界面简洁，功

能强大等优点，可以更加直观的进行结果观察和修改。是以，对直流电机调速系统的一系列仿

真设计的研究都具有其实际意义。

　　【由于本篇文章为本科论文，如需全文请点击底部下载全文链接】

　　 1.2、国内外发展现状

　　 1.3、研究目标及内容

　　 1.3.1、研究目标.

　　 1.3.2、研究内容.

　　 2.　MATLAB 介绍.

　　 2.1 　、MATLAB 简介

　　 2.2、MATLAB 的发展历史

　　 2.3　、MATLAB 的特点

　　 2.4 　、MATLAB 程序设计基础

　　 2.5 　、SIMULINK 工具箱介绍.　.

　　 3.直流电机简介

　　 3.1、直流电机的工作原理

　　 3.2、直流电机速度的调节.

　　 4.直流电机调速系统的仿真设计

　　 4.1、系统组成和具体要求

　　 4.1.1、调速系统的组成

　　 4.1.2、直流电机参数设置

　　 4.1.3、设计要求

　　 4.2、系统设计计算

　　 4.2.1、稳态参数计算

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摘要：

直流电机调速系统仿真设计　　　摘要　　文中比较了几种不同的直流电机调速方式，重点对转速、电流双闭环调速系统进行了设计　仿真。利用MATLAB　　的SIMULINK　仿真库对实际的直流电机进行了仿真参数的设定，并建立　了相应的复频域模型，通过设定PI　调节器的合适参数，完成了直流电机双闭环调速系统的模型搭建。仿真结果给出了速度和电流的控制特点，得到了转速电流变化曲线。　　对照实验结果，我们得以精确观测了直流电机双闭环控制下不同阶段的启动过程，给实际的系统设计提供一些可靠的建议。　　　关键词：　　　MATLAB　仿真　　直流电机　　调速　　双闭环。　　Abstract　　In　this　paper...

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