单闭环直流调速系统的MATLAB计算与仿真

1、1绪论直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛围平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切割机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来直流调速系统发展很快，然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度來看，它乂是交流拖动控制系统的基础，所以首先应该很好的掌握直流系统。我们可以首先从单闭环转速负反馈直流调速系统來研究。由于系统需要观察较多的性能，计算参数较多，而MATLAB中的Simulink实用工具可直接构建其动态模型，省去大量的计算，通过修改动态模型可完善系统性能。1.1直流调速系统概述从生产机械要求控制的

2、物理量來看，电力传动自动控制系统有调速系统、位置伺服系统、力控制系统等其他多种类型，各种系统往往是通过控制转速來实现的，因此调速系统是最基本的驱动控制系统。调速系统目前分为交流和直流调速控制系统，由于直流调速系统的调速围广，静差率小、稳定性好并且具有良好的动态性能。因此在相当长的时期，高性能的调速系统儿乎都采用了直流调速系统。相比于交流调速系统，直流调速系统在理论上和实践上更加成熟。直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的自动控制系统。在20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使电能可以转换和控制，产生了现代各种高效、节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输，建筑、办公、家庭

3、自动化控制设备提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，因此，人类社会的生产、生活发生了巨大变化。随着新型电力电子器件的研究和开发，先进控制技术的发展,电力电子和电力传动控制装置的性能也不断优化和提高，这一变化的影响将越來越大。单闭环直流电机调速系统在现代日常生活中的应用越來越广泛，其良好的调速性能、低廉的价格越來越被大众接受。单闭环直流调速系统由整流变压器、平波电抗器、晶闸管整流调速装置、电动机-发电机、闭环控制系统组成。我们可以通过调节晶闸管的控制角來调节转速，非常方便,高效。1.2MATLAB简介在1980年前后，美国的克利夫博士在新墨西哥大学讲授线性代数课程时，发现应用其

4、它高级语言编程非常不方便，他们构思和开发了Matlab（MATrixLABoratory,即矩阵实验室），它是集命令翻译，科学计算于一身的一套交互式软件系统，经过在该大学进行了儿年的试用之后，于1984年推出了该软件的正式版本，它使的矩阵的运算变得异常容易。MATLABSGI是由美国MathWorks公司开发的大型软件。在MATLAB软件中，包括了两个主要部分：数学计算和工程仿真。其数学计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能。1998年，MATLAB增加了电力系统模块库，该模块库以Simulink为运行环境，是建立在Simulink标准模块和M语言基础上的一个附加模型库，它提供为电力系统仿真分

5、析专用的各种线性与非线性元件和模块。尤其是在MATLAB6.X之后的版本中，SimPowerSysterns的元件库进行了扩种，用户可以在库中找到例如IGBT、MOSFET、GT0等儿乎所有常用的新型电力电子器件模型，给使用带來极大的方便。可视化图形仿真功能实在SIMULINK环境下进行的。进入MATLAB系统后打开浏览窗口到模块库，用鼠标左键双击其中的SimPowerSysterns即可弹出电力系统工具箱模块库。它主要包含以下儿类：电源库、元件库、机组模型、电力电子元件库、测量元件、连接元件、其他元件、电力图形用户界面、演示系统等，基本涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用

6、的基本元件和系统的仿真模型，其元件和模块是由电力工业领域的专家提供并得到实际证明的，符合电力专业分析软件的要求。这些模块库包含了大多数常用电力系统元件的模块。利用这些模块及其他库模块，用户可方便、直观地建立各种系统模型并进行分析。直流电动机具有调速性能好，起动转矩大，易于在大围平滑调速等优点，其调速控制系统历來在工业控制中占有及其重要的地位。随着电力技术的发展，特别是在大功率电力电子器件问世以后，直流电动机拖动将有逐步被交流电动机拖动所取代的趋势，但在中、小功率的场合，常釆用永磁直流电动机，只需对电枢回路进行控制，相对比较简单。特别是在高精度位置伺服控制系统、在调速性能要求高或要求大转矩的场所

7、，直流电动机仍然被广泛采用，直流调速控制系统中最典型一种调速系统就是速度、电流双闭调速系统。直流调速系统的设计要完成开环调速、单闭环调速、双闭环调速等过程，需要观察比较多的性能，再加上计算参数较多，往往难以如意。如在设计过程中使用Matlab中的SimuLink实用工具来辅助设计，由于它可以构建被控系统的动态模型，直观迅速观察各点波形，因此调速系统性能的完善可以通过反复修改其动态模型來完成，而不必对实物模型进行反复拆装调试。本文运用MATLAB中的SimuLink实用工具对设计电路进行了仿真。1.3从1971年开始到目前的这个阶段，直线电机进入了独立的应用时代，在这个时代,各类直线电机的应用得

8、到了迅速的推广，制成了许多具有实用价值的装置和产品，例如直线电机驱动的钢管输送机、运煤机、起重机、空压机、冲压机、拉伸机、各种电动门、电动窗、电动纺织机等等。特别可喜的是利用直线电机驱动的磁悬浮列车，其速度己超500km/h，接近了航空的飞行速度，且试验行程累计己达数十万千米。在这个时期，直线电机领域的研究人员通过对直流电机在历史发展中多次起落的分析，终于选择了一条适合直流电机自身发展的独特思路，它不再与旋转电机直接对抗，不以单机的形式与旋转电机竞争，而以直线电机系统与旋转电机系统相比，从而找到适合于自己的系统与旋转电机展开竞争，在旋转电机无能为力的地方寻找自己的位置。例如，直线电机应用于磁悬

9、浮列车，液态金属的输送和搅拌，电子缝纫机和磁头定位装置,直线电机冲压机等等。直线电机走自己的道路，在满足人类需求的过程中求得自身的发展。在世界上一些发达国家，许多人和不少著名电气企业均在研究和开发直线电机产品，例如美国的西屋(Westinghouse)公司、徳国的西门子(SIEMENS)公司、英国、法国、瑞典，特别是日本，其人员之多和围之广是世界首屈的。我国直线电机的研究和应用发展是从20世纪70年代初开始的。主要成果有工厂行车、电磁锤、冲压机、摩擦压力机、磁分选机、玻璃搅拌、拉伸机、送料机、粒子加速器、邮政分拣机、矿山运输系统、计算机磁盘定位系统、自动绘图仪、直线电机驱动遥控(电动)窗帘机、

10、直线电机驱动门、炒茶机等，我国直线电机研究虽然也取得了一些成绩，但与国外相比，其推广应用方面尚存在很大差距。在70年代中期，CleveMoler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库.EISPACK是特征值求解的F0ETRAN程序库，UNPACK是解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。到70年代后期，身为美国NewMexico大学计算机系系主任的CleveMoler,在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，于是他开始自

11、己动手，利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序。CleveMoler给这个接口程序取名为MATLAB,该名为矩阵(matrix)和实验室(laboratory)两个英文单词的前三个字母的组合在以后的数年里,MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。1984年，CleveMoler和JohnLittle成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向市场，并继续进行MATLAB的研究和开发。在当今30多个数学类科技应用软件中，就软件数学处理的原始核而言，可分为两大类。一类是数值计算型软件，如MATLAB,Xmath,Gauss等，

12、这类软件长于数值计算，对处理大批数据效率高另一类是数学分析型软件,Mathematica,Maple等。这类软件以符号计算见长，能给出解析解和任意精确解，其缺点是处理大量数据时效率较低。MathWorks公司顺应多功能需求之潮流，在其卓越数值计算和图示能力的基础上，乂率先在专业水平上开拓了其符号计算、文字处理、可视化建模和实时控制能力，开发了适合多学科、多部门要求的新一代科技应用软件MATLAB。经过多年的国际竞争，MATLAB以经占据了数值软件市场的主导地位。在MATLAB进入市场前国际上的许多软件包都是直接以F0RTRANC语言等编程语言开发的。这种软件的缺点是使用面窄，接口简陋，程序结构

13、不开放以及没有标准的基库,很难适应各学科的最新发展，因而很难推广。MATLAB的出现，为各国科学家开发学科软件提供了新的基础。在MATLAB问世不久的80年代中期，原先控制领域里的一些软件包纷纷被淘汰或在MATLAB上重建。MathWorks公司1993年推出了MATLAB4。0版，1995年推出4。2C版(forwin3。X)1997年推出5。0版。1999年推出5。3版。MATLAB5。X较MATLAB4。X无论是界面还是容都有长足的进展，其帮助信息采用超文本格式和PDF格式，在Netscape3。0或IE4。0及以上版本，AcrobatReader中可以方便地浏览。时至今日，经过Math

14、Works公司的不断完善,MATLAB己经发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大大大型软件。在国外，MATLAB己经经受了多年考验。在欧美等高校，MATLAB己经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门,MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。在国，特别是工程界，MATLAB定会盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪个学科，都能在MATLAB里找到合适的功能。2调速控制系统的性能指标21直流电动机工作原理2.1.1直流电动机构成（1）定

15、子：主磁极、换向磁极、端盖、机座、电刷装置；（2）转子：电枢绕组、电枢铁心、换向装置、转轴、风扇；（3）气隙。2.1.2直流电机励磁方式励磁绕组的供电方式称为励磁方式。按照励磁方式，直流电机分成他励和自励两大类，其中自ifb)d励式乂分为并励、串励和复励三种。图21给出了这四种励磁方式的电路图。图2.1直流电动机按励磁方式分类a）他励式b）并励式c）串励式d）复励式213直流电动机工作原理I如果将直流电压直接加到线圈上，导体中就有直流电流通过。设导体中的电流为i,载流导体在磁场中将受到电磁力f,f=bil,作用于线圈上的电磁转矩T则等于2倍的电磁力乘上力臂，即Inq)T=2f=bilD2(2.

16、1)式（2.1）中，D为电枢外径。若电流i为恒定，转子旋转一周时，气隙磁通密度b的方向为一正一负，因此电磁转矩T将是交变的，一个周期的平均值为0,无法使电枢持续旋转，然而在直流电动机中，电流并非直接接入线圈，而是通过两个电刷和换向器再接入线圈，这样情况就不同To因为两个电刷静止不动，电流i总是从正极性电刷流入，经过旋转的换向片，由另一个电刷负极性电刷流出。故当导体旋转而交替的处于两个磁极下时，导体中的电流将随其所处磁极极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终保持不变，并使电动机持续旋转。此时电刷和换向器起到把外部电源流入的直流，改变成线圈的交流的“逆变”作用。这就是直流电动机的工作

17、原理。电动机调速指标稳态指标：主要是要求系统能在最高和最低转速进行平滑调节，并且在不同转速下工作时能稳定运行，而在某一转速下稳定运行时，尽量少受负载变化及电源电压波动的影响。因此稳态指标就是调速系统的调速围和静差率。调速围生产机械要求电动机提供的最高转速心返和最低转速Gm之比叫做调速围，用字母D表示，即D=基(2.2)%其中山藏和Gm一般都指电机额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的转速。静差率当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落叽,与理想空载转速佻之比，称作静差率s,即(2.3)静差率是用來衡量调速系统在负载变化下转速的稳定

18、度。它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。调速围和静差率两项指标并不是彼此孤立的必须同时提才有意义。一个调速系统的调速围，是指在最低速时还能满足所提静差率要求的转速可调围。脱离了对静差率的要求，任何调速系统都可以得到极高的调速围；反过來，脱离了调速围，要满足给定的静差率也就容易得多了。调速的平滑性相邻两级转速的接近程度叫做调速的平滑性。可用平滑系数卩來衡量，它是相邻两级转速之比，即n.0=人(2.4)卩越接近于1,平滑性越好。卩在1.06以下时，可认为转速基本上连续可调，级数接近无穷多，称作无级调速。2.3直流电动机的调速直流电动机分为他励直流电动机和自励直流电动机

19、，本文以他励直流电动机为例来说明直流电机的调速。他励直流电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的直流电源供电。在励磁电压r的作用下，励磁绕组过励磁电流，从而产生主磁通。在电枢电压匕的作用下，电枢绕组过电枢电流匚。他励直流电动机的转速公式为：EU-IRn=-=(2.5)CC伸式(2.5)中：E为电枢电动势；U为他励电动机的电枢电压;I为电枢电流；R为电枢回路的总电阻；0为励磁磁通;n为电机的转速;。为电动势系数，由电机结构决定。由此，直流电动机有三种调速方式：电枢回路串电阻的变电阻调速，改变电枢电压的变电压调速以及减小气隙磁通量的弱磁调速。(1)电枢回路串电阻调速该调速方法的原理可用图2.2來

20、说明。设电动机带恒转矩负载，原來运行与A点，转矩为现欲将速，在电枢回路中串入电阻兀1,从图中可看出到达新的稳态后，转速将降为切，所串电阻越大，稳态转速越低。忽略电磁惯性，调速过程可大致说明如下：电动机原來运行于A点，转速为负载转矩为7V1,串入电阻兀1以后，电动机的机械特性将变为直线nOB。电动机的转速不能发生突变，于是，电动机旳运行点将由A点变为C点，C点所对应的电磁转矩为，显然T2ri,即在C点电磁转矩小于负载转矩，电动机将减速。随着转速下降，反电动势将减小，电流将增大，电磁转矩亦将增大,但在到达B点以前，T始终小于几1,故减速过程将沿机械特性“OB由C点向B点进行如图1中箭头所示。到达B

21、点以后，T=Mi，进入新的稳态，于是电动机的转速由调至从机械特性还可以看出，当空载或轻载时，调速围很小，调速效果不明显；而在低速时，特性变软，转速的相对稳定性较差（即很小的负载波动将引起速度较大的波动）;此外，这种调速方法只能实现有级调速，调速的平滑性较差。这种调速方法的优点是设备不太复杂，操作比较简单。（2）降低电源电压调速该调速方法的原理可用图2.3來说明。u2uu11Uy0图2.3降压调速原理设电动机带恒转矩负载（几1）,在额定电压下运行于A点，转速为5,先将电源电压降为，忽略电磁惯性，电动机的机械特性由图中的特性1变为特性2,转速不能突变，于是，电动机的运行点由A点变为C点。在（2点，

22、对应的电磁转矩为T2tT2下面简单介绍一下其工作原理：6个晶闸管的脉冲按1到6个顺序，相位依次相差60；共阴极的组的3个晶闸管脉冲依次相差120。，共阳极组的3个晶闸管脉冲也依次相差120；同一相的上下两个桥壁的晶闸管脉冲相差180o每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，一个晶闸管是共阳极组的，一个是共阴极组的，且两个晶闸管不在同一相。采用双脉冲触发，两个脉冲前沿相差60，脉宽一般为20-30o当给定某一触发角时，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的相电压与共阳极组中处于通态的晶闸管对应的相电压之差，即为输出整流电压，这样通过改变触发角的大小，就可以改变输出整流电压To当人60时的

23、整流电压平均值为：3”v6i79sin一+fF3二23iy2cosa(31)当60v90时的电压平均值为:討鮎阿2血沁仙）仏3=2.34u21+3(32)3.3闭环调速系统的组成和静特性要维持电动机的转速稳定，可引入该物理量的反馈量，构成反馈闭环控制系统。常用的反馈系统有转速反馈、电压反馈和电流反馈系统，本文采用转速反馈。在电动机轴上安装一台测速发电机TG,从而引出与被调量一转速成正比的负反馈电压S，与转速给定电压：1相比较后，得到偏差电压%，经过放大器A,产生触发装置GT的控制电压St,用以控制电动机转速。其原理图如图3.3所示。只要转速出现偏差，该系统就会自动产生纠正偏差的作用。转速降落正

24、是由负载引起的转速偏差，显然，该系统可大大减少转速降落。下面分析这个闭环调速系统的稳转速负反馈的闭出主要矛盾，先作如下的假定:（1）忽略各种非线性因素，假定各环节的输入输出关系都是线性的;（2）假定只工作在V-M系统开环机械特性的连续段；（3）忽略直流电源和电位器的阻。各环节稳态关系如下：电压比较环节：（3.3）(3.4)放大器：Uc严KQU“(3.5)(3.6)(3.7)V-M系统开环机械特性:晶闸测速发电机：Uts=图9以上速负关系式环调速系统稳态结构图la图3.5P调节器原理图3.5.2比例积分放大器0图in在定性分析控制系统的性能时，通常将伯徳图分成高、中、低三个频段，频段的界限是大致

25、的。图6为一种典型伯徳图的对数幅频特性。一般的调速系统要求以稳和准为主，对快速性要求不高，所以常用PI调节器。采用运算放大器的PI调节器如图38o3e+l01+K1+K1+K整理后得TT（3.16）式（3.16）中右边称作系统的临界放大系统，K值超出此值，系统就不稳定。根据上面的分析可知，可能出现系统的临界放大系数都比系统稳态时的比放大系数小，不能同时满足稳态性能指标，乂保证稳定和稳定裕度。为此必须再设计合适的校正装置，以改造系统，才能达到要求。37稳态抗扰误差分析3.7.1比例控制时的稳态抗扰误差采用比例调节器的闭环控制有静差调速系统的动态结构图如图3,llo当/：=0时只扰动输入量/如这时

26、的输出量即为负载扰动引起的转速偏差Am可将动态结构图改画的形式如图312o负载扰动引起的稳态速差:/出($)U(耳S+1)(7)S+1)/亦“二lullsAii(S)=Inn；Q(T+K)Z一。(7+i)(TniTA+TmS+1)+K这和静特性分析的结果是完全一致的。372积分控制时的稳态抗扰误差图亦给有为差图采用比比例5目分调节器如图3.13突加负载时1肿丄于是学心+1)4+1)A/7(5)=吨;+9+Tms+1)+aK/q负载扰动引起的稳态速差为一誓心+1）（加+1）3.19)A/?（5）=Inn5A/?（5）=lun-；=0一。-5（7+1）（7；7；厂+7+1）+必,可见，积分控制的调

27、速系统是无静差的。373比例积分控制时的稳态抗扰误差用比例积分调节器控制的闭环调速系统的动态结构如图314o图3.13给定为0时采用积分调节器图图3.14给定为的闭坏调速系统工程结构图给定为($)=Inn5A/7(5)=Inn-岸下(7+1)(G+1)aK=0(3.20)则稳态速差为巩7+)(TJS2+7+1)+于(KTs+1)因此，比例积分控制的系统也是无静差调速系统。374稳态抗扰误差与系统结构的关系上述分析表明，就稳态抗扰性能來说，比例控制系统是有静差的，而积分控制和比例积分控制系统都没有静差。显然，只要调节器中有积分成份，系统就是无静差的。只要在控制系统的前向通道上在扰动作用点以前含有

28、积分环节，则外扰动便不会引起稳态4电路设计和仿真该系统的控制对象是直流电动机M,被控量是电动机的转速n,晶闸管触发及整流电路为功率放大和执行环节，和晶闸管同步脉冲触发电路，用來调节晶闸管的控制角。测速模块把测得的转速反馈到输入中。4.1电路原理选用转速为反馈量，采用变电压调节方式，设计单闭环直流调速系统，其原理图如图41AHI11U匚七v)uiLiUS所示，该系统可实现对直流电机的无级平滑调速。单闭坏该系统由整流变压器图平波电抗器、晶闸管整流调速装置、电动机-发电机和测速反馈组组成。图中将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经速度变化后接到电流调节器的输入端，与给定的电压相比较，经放大后，得到

29、移相控制电压匕，用其作为控制整流桥的触发电路，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变三相全控整流的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环控制系统。电动机的转速随给定电压变化，电动机最高转速由电流调节器的输出限幅所决定，电流调节器釆用比例（P）调节，对阶跃输入有稳态误差，想要消除上述误差，须将调节器换成比例积分（PI）调节。这时当给定电压恒定时，闭环系统起到了抑制所用，当电动机负载或电源电压波动时，电动机的转速稳定在一定的围之中。4.2參数设计及MATLAB仿真4.2.1系统仿真图应用MATLAB仿真工具对图4.1所示单闭环直流调速系统进行仿真，其仿真图见附录lo4.2.2系统的建模和参

30、数设置（1）触发电路的建模和参数设置图4.2同步电源与6脉冲触发器1）六脉冲同步触发器模型：SimPowerSysternsExtralibrary一Controlblocks,其参数为：同步电压的频率/Hz栏为50,脉冲宽度/degree栏为1,釆用双脉冲触发方式，其参数设置如图4.3所示。）三相线电压模型：SimPowerSystems-MeasurementsVoltageMeasurement,分别命名为Vab、Vbc、Vcao）三个连接端口：SinPowerSystemsElementsConnectionPort,分别命名为Ua、Ub、Uco4）两个输入模块：SimulinkSou

31、rcesIni分别命名为Uct、In2,Uct端口数设为5,In2端口数设为4。5)个输出模块：SimulinkSinksOutl。SynchrcniradG-pulseE&n&rat&r(sask)(link)Um岂th.:blocktoFir是the吕thyristoisof愿G-puleeenvertar.Theoutputiss.vectorof6pulses(QlindividuallyETuchronizedon.the6cautationt包寥wsPulsesaregeneratedilphadegreesaftertiieincr&asirtzeTocrossincEoftii

32、ecoimutationvoltaees.PaiaaetersFxquencvosthchxcnisationvoltages(Kz):2KancelHelp图4.3找到各元件，按图4.2所示连线，注意Vab、Vbc、Vca是呈三角形连接的。接好连线后，按Ctrl+A全选，点击EditCreateSubsystem,对6脉冲同步触发器进行子系统封装。封装后如图4.4所示。CajUct-nUeUb图4.4六脉冲触发封装子系统（2）主电路的建模和参数设置新建个模型文件，将触发电路子系统复制到新文件中。）三个交流电压源模块：PowerSystemsElectricalSourcesACVoltage

33、Source,分别命名为Va、Vb、Vc,参数设置为：Peakamplitude栏为220,Frequency栏为50,Phase栏分别为0、120、240o巳RlxkParfiatACVoltageSource(cask)Clink)IdealcinuEcidalACVoltHEGEource.P-STS*lGt&rSPeakaaplitud&(V):)个接地模块：SinPowerSystemsElementsGround)晶闸管整流桥和二极管：SinPowerSysternsPowerElectronicsUniversalBridgeo参数设置如图4.5,4.6所示：IfcQIULUlf

34、J山山111限X|Ths&blockinDlmrn：吕brideofeielect*drlwtiraiGBdevicr5ezi&RCLaubtrtHDwJInpTz：I-：with&却hswitch白唾厶blpfosrucEztsd=eu3bsrve.luaiM-el:;aicrct:zP&raLZClicatiaEiEtnemzemtlinajuczanse-onozdicdeeuiutkr:.slj.IfxiirirrDridlVnivtrM!Eixrite立址(lirk):ti:tle:Uisc.iaecrie：ecfseieztiweeriltctrsficsdefies.S:*:e:

35、表Cwjbrr:r:uit=r-：flrnwt*iirtaial1.-witht越：htdricrrrs*Kel:&r=丄是&匕二二二日：iUHUHvzij.czTittntnc1=dLizTi-zccr=c=titstth*ifitei-idJ-tfl*liC勺:0J*學广占thlrr:s弓bgldb*p霁*ei；*aPat=1.Avalue1sunsallinputs;1sunseluentsofasingleinputvector:ISier.aldatatypes参数设置如图4.10所示：11）两个比例环节：SimulinkMathOperationsGain,其Gain栏参数设置如图

36、411所示:FujaetiSlockG2S1OK图4.11比例坏节参数设置个限幅器：SimulinkCommonlyUsedBlocksSaturation,其参数设置如图4.12所示：ance1IHelp图4.12限幅器参数设置找出上述所有元件后，就可以按照图4.1所示进行连线了。值得注意的是：直流电动机本身带一个反电动势E,如果不考虑电动机的电枢电感,只有当晶闸管导通相的变压器二次侧电压瞬时值大于反电动势时才有电流流出，容易造成负载电流的断续，为此，通常在主电路直流输出侧串联一个平波电抗器，用來减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。另外，整流桥后面并联一个二极管，可以加快电动机的减速过程，

37、同时避免在整流桥输出端出现负电压而使波形畸变。将元件连接好后，设置系统的仿真参数，点击菜单栏的Simulation中的ConfigurationParameters弹出参数设置窗口，其参数设置如图4.13所少:園务翌草射仇P園:竺鸟園m冬翌器翌竺垦阜马里爭呼肾卿2巾iod?科緡1g眄迅图4.14表示转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩仿真波形，其中横坐标表示时间/s,纵坐标分别表示r/min.A、A和Nm,通过分析可知，该仿真结果与实际运行结果是相似的，说明系统的建模和仿真是成功的。本设计为单闭环直流调速系统，通过分析直流电动机的运行特点、调速方式和稳态性能等，选定转速为反馈量，采用变电压调速方式，设计单闭环转速负反馈直流调速系统，并用MATLAB仿真工具对其进行仿真。通过调试和仿真，该系统可很好的实现直流电机的调速，转速具有一定的稳定性,并且当电源电压和电动机负载变换时，转速可稳定在一定的围。当然，系统也存在一些不足，由于电流调节器采用的比例调节，系统是有静差的