毕业论文（设计）

　 基于双闭环控制的直流电机调速系统设计

　学生姓名：

　学

　号：

　系

　别：

　电气工程系

　专

　业：电气工程及其自动化

　 指导教师：

　评阅教师：

　 论文答辩日期

　2013

　 答辩委员会主席

　摘

　要 伴随科学技术的迅猛发展，电动机有关的控制技术发展也与时俱进，电动机的运用领域在现实生活中的许多领域，也起到了不可或缺的作用。而其中直流电机更是凭借它快速的反应度、精准的调速性能、极低的功耗和宽阔的调速范围等优点在整个调速控制系统中独占鳌头。

　在直流电动机控制调速系统中，开环性能指标差，为此有必要对这些性能进行修正改善，经过大量的研究和实践证明，可采用闭环调速系统。对于调速性能要求一般的场合，采用单闭环控制系统，而对调速指标高的，则采用多闭环系统[1]。根据引回的反馈量的性质可大致分为电压反馈，电流反馈，转速反馈等。在双闭环系统中，习惯采用电流、转速闭环控制。采用双闭控制调速系统可以做到无差调节，且性能优越，尤其在很多高精尖技术中运用广范，这使得对它的研究具有很高的现实意义。

　本文首先论述直流调速系统的现状和背景，讨论研究该系统的重要意义，然后，对双闭环调速系统进行理论分析，最后，在理论研究的基础上，根据要求的数据参数，设计出合理的双闭环直流调速系统。理论上完成系统设计后，将对所设计的系统进行MATLAB仿真，得出仿真结果，并分析所得结果与理论值的异同，找出系统中不合理的环节和参数，进行校正和必要的处理，并最终得出符合要求的系统模型。为突出该系统的优、缺点，将会对双闭环直流调速系统与其它调速系统（开环调速系统和单闭环调速系统）进行比较。

　关键词: 稳态性能，直流电机，双闭环，静差，MATLAB

　ABSTRACT

　 Along with the rapid development of science and technology, related to motor control technology development is also advancing with The Times, the motor application in many fields in real life, it also plays an indispensable role. And the DC motor is relying on its quick response and accurate performance of speed and low power consumption and wide speed range, etc in the speed regulation control system.

　 In a DC motor speed regulation system, open loop performance is poor, therefore it is necessary to be revised to improve the performance of these, after a lot of research and practice has proved, can adopt the closed loop speed regulation system. For speed control performance requirements in general situation, adopt single closed loop control system, and high speed control indexes, the multi closed loop system.

　Habit in the double closed loop system, using current and speed closed loop control. Speed control system with double closed control can be done without adjustment, and superior performance, especially in many advanced technology used in broader range, this makes the study of it has high practical significance. First of all, the paper discusses the present situation of DC speed regulating system and background, researching significance of this system, and then, theoretical analysis was carried out on the double closed loop speed regulation system, and finally, on the basis of theoretical research, according to the requirements of the data parameter, design a reasonable double closed-loop DC speed regulating system. After finishing the system design, to system design by MATLAB simulation, the simulation results, and analyzes the similarities and differences between the results with the theoretical value, and find out the unreasonable links and in the system parameters, calibration and the necessary processing, and eventually concluded that conform to the requirements of system model. To highlight the advantages and disadvantages of the system and will with other speed regulation system of double closed loop DC speed control system (open loop speed control system and a single closed-loop speed control system).

　Keywords: Steady state performance, direct-current motor,Double closed loop, MATLAB

　 目

　录 摘

　要 I ABSTRACT II 1 绪言 1.1 课题背景及现状 1 1.2 课题研究意义 2 1.3 双闭环直流电动机调速概况 3 1.4 MATLAB简介 4 1.5 课题设计内容 4 2 双闭环调速系统的工作原理 2.1 直流电动机 5 2.2 双闭环调速系统的组成 6 2.3 双闭环调速系统的工作原理 6 2.4 直流电动机的起动与调速 7 2.4.1直流电动机的起动 7 2.4.2直流电动机速度的调节 8 3 双闭环直流调速系统的性能指标 3.1 静态性能指标 9 3.2 双闭环控制的性能指标 11 3.3 双闭环调速系统的动态结构 13 3.3.1可控硅整流装置的数学模型 13 3.3.2 电动机的传递函数和动态结构 14 3.3.3 测速发电机和比例放大器的传递函数 15 3.3.4 电流负反馈环节的模型 16 3.3.5 双闭环控制系统的动态模型 17 4 双闭环控制系统的静差分析 4.1 典型系统 18 4.1.1 典型Ⅰ型系统 18 4.1.2 典型Ⅱ型系统 20 4.2 双闭环调速系统的静差分析 22 5 双闭环调速系统的设计 5.1 电流环的设计 25 5.2 转速环的设计 27 5.3 对双闭环系统数据的运算 29 5.3.1 电流调节器参数计算 30 5.3.2 转速调节器的参数计算 31 6 双闭环控制系统的仿真及分析 6.1 双闭环系统的仿真 34 6.1.1 电流环的仿真 34 6.1.2 转速环的仿真 40 6.2 单、双闭环系统的仿真比较 45 6.2.1 单闭环系统的仿真 45 6.2.2 两种调速系统的比较 46 6.3 双闭环与开环的比较 47 6.4 小结 49 总结与展望 50 致谢 51 参考文献 52

　1 绪言 1.1 课题背景及现状 从广泛的角度来看，直流电动机调速系统应该是当代电力拖动以及自动控制系统当中从起步和发展到成熟较早的技术。电力电子技术发展起步于二十世纪五、六十年代，它的发展得益于现代传感器原理的发展、电气中的传统电子技术、自动控制原理的理论技术、微型电子技术运用和微型机算机在应用领域的投入的飞速发展和可观成果。因为这些技术的发展和运用造就了直流调速系统沧海桑田的改变。这直接导致电能变换和控制成为现实，促使现今各种节能的、高效的新型电源和电机调速系统装置的问世[2]，在工业生产、交通运输甚至家庭自动化提供了可靠的、先进的技术，改善了生产效率，提高了人们的生活质量，使得社会生产、生活方式发生了质的变化，伴随着新型高性能电力电子器件的深入研究和全面开发以及先进控制技术的完善，电力电子以及电力拖动控制装置的性能也不断优化和提高，这种变化带来的影响在不断的增加，并且会越来越大[2]。

　自从1964年人们提出将PWM技术应用于电机传动当中开始，电机传动的推广发展进入到了新的王朝。步入近代以来，小体积、耗电少、低成本、高速、高性能、安全稳定的集成化电路随着规模的增大已经市场化了，这就将直流电机的控制放到了一个全新的时期。微型处理器运用到数字控制中并作用在目前传动系统中用于直流电动机的调速控制中。一般地，PWM协同桥式驱动电路以实现直流电机调速，十分方便并且简单，更为重要的一点是它的调速区间也很长。

　目前，世界上对直流电动机的调速系统方面的研究和发展也随着科技的发展而越来越深入，并取得了可观的成绩。

　在国内，从上世纪中后期后开发首种硅晶闸管开始，运用晶闸管的直流电动机的调速系统也获得全速的发展和一至的应用。现在国内很多院校、科研单位和厂家都在进行数字式直流调速系统的开发，提出了许多关于直流调速系统的控制算法，多单闭环直流调速系统的研究也提出了很多观点和看法，如直流电动机及直流调速系统的参数辩识的方法，直流电动机调速系统的内模控制方法、模糊控制方法等，这些研究方法也只是对直流调速系统研究的一个侧面，很多科研人员对此进行了不同程度的研究[3]。

　在国外，科技整体起步和发展都要比我国早很多，有的技术方面甚至超过了同百年或者好几代，在直流电动机调速方面也一样，国外电机出现就比我国早一百多年，其控制更长。现在，它们的电机控制技术已相当成熟并且与实际运用得十分完美，它们开发研究了很多新型产品，在世界上据着统治地位。如西门子公司生产的SIMOREG-K 6RA24 系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置[4]，其结构紧凑，用于直流电机电枢和励磁供电，完成调速任务，装置本身带有参数设定单元，不需要其它任何附加设备便可以完成参数设定[4]。所有控制调节监控及附加功能。由微处理器来实现，可选择给定值和反馈值为数字量或模拟量[5]。

　 1.2 课题研究意义 虽然双闭环直流调速系统以其先进性在许多方面被应用，承担着非常重要的作用，但它仍然是优劣共存。双闭环直流调速的优点在于具有很好的调速性能，具有较大的起动转矩和良好的起、制动性能以及易于在较宽范围内实现平滑调速更重要的是它能做到无差调速[6]。我们所说的闭环，其中最大最熟知的环节就是一个反馈，它是整个系统的关键一部，之所以叫闭环，就是因为反馈将输出又接到了输入中，使得整个系统变成一个封闭式的结构了，输入在输出，而输出又反过来在影响输出，在动态中找到一个合适的结果。因此，带输出量负反馈的闭环控制系统具有提高了系统的抗干扰性能，改善控制精度的性能，广泛用于各类自动调节系统中[7]。在双闭环整个环节中，做到了同时将电流和转速成功引回这一点，使其更加具有超凡的优越性。

　当然了，任何事情有利就有蔽，调速系统也一样，在成功引入反馈作用后，在带来典型优势的同时，其缺点也是显而易见的，你比如说造价昂贵、护理极其不方便、整个结构都比较繁杂等。除此之外，在采用封闭式系统后，还会带来另外一些问题，譬如说，有很大的过载电流的出现，对于一般电动机来说，它们都有一个能允许的最大电流值的，一旦超过这样临界值，电动机就有损环的可能，重则更可能危及人的生命，所以这一问题就有必要在运行使用前加以解决，当然这也是电路中常见的问题，并不难处理，我们经常用的方法就是加一个限流器，这样就能限制电枢中过高的电流了。而我们在引入电流负反馈环节时，它本身也能够在一定程度上保持电流不变，使它不跨越允许值。

　双闭环直流调速系统是指转速、电流负反馈构成的双闭环控制系统[2]。研究双闭环直流调速系统，就需研究双闭环直流调速系统板的各个组成部分，并研究各[9]个组成部分的各自功能以及配合使用时的相互影响与限制。在直流调速系统中，为了得到更高的动静态性能指标，通常采用负反馈控制系统。而对于调速性能有很高要求的调速系统常常是利用直流电动机作动力，在系统中则可利用转速负反馈来增加稳态精度，但是采用比例调节器的负反馈调速系统实际上仍存在着静差，为消除静差，必须另有措施，解决办法之一就是利用比例积分调节器取代比例调节器[8]。

　在很多年以来，对直流电动机的调速问题早就独树一帜了。直流机以其非常优越的的线性可调特性，优异完美的动态特性，可观的效率，方便简单的控制性能，到目前止仍然牢牢的掌握着人们的需求。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义，而双闭环直流调速系统使其重要的部分。利用直流调速控制电机，既能够节约能耗，也能够使电机输出达到需要的结果，从而提高电机效率。通过研究双闭环直流调速系统可以达到提高系统效率，提升系统精确度的目的，对于科学技术的发展有很大的意义。

　 1.3 双闭环直流电动机调速概况

　从整体上来说，双闭环直流调速系统（后面简称双闭环调速系统）是由转速反馈环和电流反馈环组成，他实现了在达到稳态转速的同时也能使电流按照理想要求变化，其原理图如图1.1。

　 图1.1 双闭环调速系统的原理

　 ASR----转速调节器 ACR----电流调节器

　TG-----测速发电机 TA-----电流互感器

　UPE-----电力电子变换器

　对于经常正反转运行的调速系统，起、制动过程经济效益明显，那么在此过程中就希望始终能够保持电流最大值，使能得到最大的加速度。而在生活实际中，电流是不可能突变的，为了能在允许的电流下最快起、制动，关键在于如何得到一段保持最大电流的恒电流过程。这就是利用反馈控制规律的重要原因和作用。当然它也会带来相应的问题，因为我们希望在起动过程中只有电流负反馈而没有转速负反馈，在达到稳态转速后又只有转速负反馈而没有电流反馈[9]。

　 1.4 MATLAB简介

　MATLAB开发和研究是美国mathworks公司完成的，它的作用主要是进行数据运算、程序设计和调试，并为它们担供一种先进的运算处理环境。它将线性计算、理论数据视图化、数据分析、不规则动态系统的理想建模和仿真以及数据精准模拟等一大批强大功能块集成于一个容易使用的可视窗口环境中，为理论研究、项目设计以及有大量数据计算并须要得到有效数值的各科研领域提供了一种全新的、合理的、满足要求的实行方案，并大范围的删除了对习惯上的各种非交互式的程序设计方法（譬如Fortran、C）中所必须的各种编辑模式的依赖，它是当今国际高科技计算软件的龙头工具。

　 MATLAB是四大数学（其它三个分别为Maple、Mathematica、MathCAD）工具之一。与此同时，它也在各物理、数学类尖端技术使用软件中的数据运算及模拟等方面一枝独秀。MATLAB可以实现数值和函数的精确绘制、直线式矩阵的运算、完成和实现算法、溶合其它程序设计的程序、搭建用户窗口等，主要运用于系统控制设计、项目计算、信号观测与解释等领域。矩阵是MATLAB的最基本数据单元，它使得MATLAB的指令表达方式与数学、物理运用工程中经常运用到的方式十分类似，因可此用MATLAB来计算问题会比用其它各类类似功能的语言来得简便快捷得多，并且MATLAB同时也吸收了其它众多的软件的优点，使之成为一个强大的数学运用软件。更重要的是，在最新版本中，MATLAB加入了对C，C++，JAVA等语言的支持，可以对它们进行直接的调用，而且用户还可以把自己动手编写出来的有效且经常会用到的程序插入到MATLAB的库函数中，这样一来，在下次自己要用时就以方便的调取出来，节省时间。

　 1.5 课题设计内容 在我这一设计中，控制对象当然是直流电动机，用习惯中的PI控制方法对双闭环的直流调速系统进行详细的设计、性能对比和仿真，在此基础之上，还会对我所设计的整体方案的合理性进行探讨。我在这次设计中主要对以下问题进行了细致工作：

　1）在系统整体方案的勾画和设计前，对双闭环直流电动机调速系统的基本原理和方法进行了学习和了解，并对它的主要特性和组成进行了综合分析并咨询了老师，确定双闭环调速系统达到的稳定状态时的工作条件，进行总体设计。

　2）在基本原理的基础上，针对数学模型着手稳定性分析。

　3）对系统各参数进行计算并选择合适的数据。

　4）利用SIMULINK进行系统结果仿真并对其中的上升时间作分析和调整。

　5）与开环、单闭环系统进行比较。

　 2 双闭环调速系统的工作原理

　我们所说的双闭环调速系统通常是指的转束、电流双闭环调速系统，以下简称双闭环调速系统均是此意，特作说明。

　 2.1 直流电动机 双闭环的直流电动机调速系统控制对象是直流电动机，所谓调速就是针对电动机转速进行调节，所以有必要对其性能做一定介绍。直流电动机具有良好的制动、起动特性，合适用在大范围上的平滑调速，在许多需要宽范围调速和要求快速正反转的电机拖动控制的区域中得到普遍应用。其稳态转速可根据电机知识近似表示为：

　(1.1) 式中，“ n指转速（r/min）

　 U指电枢电压（V）

　 I指电枢电流（A）

　R指电枢回路总电阻（Ω）

　指励磁磁通（Wb）

　指电动势常”。

　由式上式不难理解针对转速调整所能采取的三种措施为：

　 1）调节电枢电压

　2）减弱励磁磁通

　3）调节电枢回路电阻

　 很明显，对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢电压的方式最好，减弱磁通能够平滑调速却受调速范围限制，一般只作辅助调速，而用电阻调速只能做到有级调速，因此，直流调速以变压调速为主，转化为数学表达式为：

　 （1.2） 由上讨论知，对转速的调节实际上是对电枢电压的调节，这就是之后双闭环调速系统的基础之一。而在实际生产中，另有一些情况对电枢电流有严格要求，这就有了电流反馈参与调节，形成转速、电流组成的双闭环调速的两大基础，这将在后面详细阐述，此处不作说明。

　 2.2 双闭环调速系统的组成

　 双闭环直流调速系统中存在转速、电流两个调节器，分别调节转速和电流，并引入转速和电流负反馈。为了分别使转速环和电流环起作用，就引入两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流上，二者之间进行嵌套（或称串级）联接，如图2.1所示[10]。将转速调节器ASR的输出作为电流调节器ACR的输入，再将电流调节器的输出控制电力电子变换器UPE。从系统结构上来看，电流环作内环嵌套在里面一层；转速环作为外环联接在电流环外部。这样就得到了我们常见的电流、转速组成的双闭环直流调速系统。

　图2.1 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图 ASR---转速调节器

　---电流给定电压

　 TG---测速发电机

　 ---电流互感器

　UPE---电力电子变换器

　---电流反馈电压 ---转速给定电压 ACR---电流调节器---转速反馈电压

　 2.3 双闭环调速系统的工作原理

　在实际中，我们可以将转速通过连杆与我们要控制的电动机连接在一起，这样，当所控制的电动机转动时，就会带动测速发电机以同样大小的转速转动，尽而可以在不知道转速实际大小的情况下就将其引入了反馈中，再引入一个比例系数串在测速电机后，就可将输出的的处理信号引入到输入端，然后将给定值同引入的处理信号作对比。后面就是我们熟知的环节了，将比对结果引入放大环节以得到我们想要的用来控制电流环的电压。将这个电压作为电流环的输入，电流环输出则通过单向导通的二极管反馈输入信号处，最终达到控制电机转速的目的[11]。

　其中的放大环节，我们有很多选择，其中一种方法就是采用集成实现，这对电路来说，并不是难事。主电路选择用可控整流器根据需要来设置对电动机的输入供给，二极管可以直接采用习惯中常用的二极管即可。所以，具体原理图如图2.2：

　 图2.2 双闭环直流调速系统原理图 2.4 直流电动机的起动与调速 2.4.1直流电动机的起动 常用的直流电动机的起动方法有三种：①接入变阻器起动；②降压起动；③直接起动[12]。对于经常正反转运行的调速系统，起、制动过程经济效益明显，那么在此过程中就希望始终能够保持电流最大值，使能得到最大的加速度[13]。而在生活实际中，电流是不可能一下子变化的，为了能在合理的电流下最快制、起动，关键在于如何得到一段保持最大电流的恒电流过程。这就是利用反馈控制规律的重要原因和作用。当然它也会带来相应的问题，因为我们希望在起动过程中只有电流负反馈而没有转速负反馈，在达到稳态转速后又只有转速负反馈而没有电流反馈[14]。

　为了达到这一目的，我就引入了反馈，其中理想的起动图如图2.3。

　 图2.3 理想起动的过程

　2.4.2直流电动机速度的调节

　 电动机是用以驱动生产机械的，根据负载的需要，常常希望电动机的转速能在一定甚至是宽广的范围内进行调节，且调节的方法要简单、经济[15]。直流电动机在这些方面有其独特的优点。由式（1.1）知，要对转速进行调节的三种方法：

　 1）调节电枢电压

　2）减弱励磁磁通

　3）调节电枢回路电阻

　 其中，对于要求在某一给定范围上做线性调速的系统来说，以电枢电压改变的方式最佳，用电阻和减弱磁通的方式一般只作辅助调速，因此，直流电动机调速控制以改变电压调速这一形式为主，数学表达式为：

　 （2.1）由上讨论知，对转速的调节实际上是对电枢电压的调节，此处再说明一次。

　 3 双闭环直流调速系统的性能指标 3.1 静态性能指标

　（1）静差率

　 当电机拖动控在某一转速下运转时，系统从理想空载转速至额定的负载时转速降落了与理想空载转速之比，叫做静差率s[16]，即：

　（3.1） 用百分数可表示为：

　（3.2）

　 （2）调速范围

　 生产机械要求电动机在额定负载运转时，提供的最高运转速度与最低运转速度之比，称为调速范围，用符号D表示，即：

　（3.3） 式中“指额定的负载最低转速，指额定的负载最高转速” （3）静差率与调速范围之间的关系

　 静差率S可表达为

　（3.4） 那么，我们根据该式变形可得为：

　（3.5） 结合式（2.3）联立解得：

　 （3.6） 以上我对静特性的详细分析与研究可得出这样的结论，K值将对控制的稳定特性产生不可忽视的影响。它越大，稳定速降相对就越小，静特性就会越硬，特别是在有静差率特别要求的控制范围就会越宽。还要提出来的是，如果控制中只（为常数）时，那么，稳态速降只能减少而不可能消除，因为

　 （3.7） 当且仅在时才能使，而现实生产中，这是不可能企及的。因此，这样的调速控制只能归总到有静差之调速系统，简称有差调速系统。

　使用闭、开环系统的理想机械特性如图3.1。

　图3.1 闭、开环系统机械特性的比较

　开坏系统是双闭环系统的基础，但它有明显的不足，由上图不难知，对于一个给定的电压，它对应的机械特性是固定的，所谓调速只是在坐标上上下移动，并不是说改变了，对确定的，工作曲线唯一确定。调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果在提高调速范围的同时要能降低静差率，那么就只能减少。也就是说这没能在稳定静差率的同时增加调速范围。

　对于上面的问题，在提高调速范围的同时要降低静差率，解决的方法就是采用反馈的优秀技术，组建转速闭环形式的调节系统，降低转速的大幅降下，减轻静差，增宽调速的范围。很容易看出，闭环控制的范围要远远大得多。

　3.2 双闭环控制的性能指标 我都很清楚，在这一环节中，如欲做到能改善系统的动、静的态性能，我们可以做的就是添加一种调节器，静态的指标我们在上节中已做了详尽的讲述，本节主要对各动态级性指标做阐述，我们研究的系统的动态级性能指标是在长期的生活生产中，结合各种经验和实际要求，通过一定时间的整理观察以及实践后总结得到的。在智能化及近似智能化的系统中，我们认为动态指标就是两种比较突出明显的参数系数，我们会一一作对它们做介绍。

　（1） 跟随性能指标 1）上升时间 实际上，在经典的阶跃响应模拟过程上，当输出量C从0开始首次提高到到稳定时的数值所需要的时间就是我们通常称的阶跃响应的上升时间，它表示动态响应的快速性，见图3.2:

　 图3.2 常见阶跃响应的过程和各种跟随性能指标 2）调节时间 在原则上，应该是从有输入引起系统变化，当它的响应从开始变化到系统稳定下来，出现稳定的响应或者输出时，这一过程所经历的总时间就是调节时间。我们系统整个调节过程的快慢的衡量可以用调节时间来衡量。当然，任何系统要想达到真正的完全稳定，几呼是不可能的，尤其是在正比例形式的控制系统中，要想做到这一点更是不可能的，因为理论上要实现这一点，所用的时间必定会是无穷大，这就否定了它的可能性。不过，在现实过程中，同时也有很多其它因素的出现，过渡时间达到一定的量后就基本上停止了。有签于此，我们才能近似的模拟与假设，我们可以认为响应值到达到一定值后，其波动不会再超过其稳定值的百分之五左右时所经过的最短时间就是我人说的调节时间，我们可在图3.2中很直观的看到这点，这样就变得清楚了。

　3）超调量σ 当系统响应后，输出量会上升到稳定值，而第一次达到稳定值时，响应不会稳定在这一数据上，而有可能保持上升的趋势，直到增加到最大值，到达峰值之后，系统响应以才下降，然后回落。在这个过程其间，响应离稳定值最大的数值差与稳定值两者之间的比值就是我们通常所说的超调量，用百分数进行表达：

　 （3.8） 超调量的作用很明显，它是对控制系统稳定性的体现，如果它的值小，就说明控制的稳定性很好，反之则差。

　（2） 抗扰动能力性能指标 控制系统中，我们的设计不可能时时刻刻都在理想的条件下工作，以此为基础设计的系统也不可能应用在我们的生活中，那么，在不理想情况下控制系统能正常工作是我们设计系统必须做到的，它将作为我们工作成败的标志，只有在各种干扰下能稳定安全的运行，系统才算真正合格，而度量这种性能的指标就是我们要讲的抗扰性能指标。如图3.3所示。最常见的抗扰动能力性能指标有两个，动态降落和恢复时间在图中可以很清楚的看到。

　 图3-3 突然受干扰后响应过程和各指标图

　3.3 双闭环调速系统的动态结构 动态结构是系统动态数学模型的有效、直观表示。其方法是根据该环节动态过程的微分方程，建立该方块的传递函数，然后将系统中所有环节分别用方块图表示，再按照系统中各环节之间的关系将各方块图连接起来，最后得出系统的传递函数和动态结构图。

　 3.3.1可控硅整流装置的数学模型 在实际动态分析时，我们把晶闸管触发和整流装置看作一个环节，它们的输入量是控制电路的引导电压，把导出值作为整流电压，当然，我们可以把放大系数视作一个常数，晶闸管应用于本系统中，其基本电路如图3.4所示：

　 图3.4应用晶闸管的整流电路图

　我们先作这样的假定，用单位值阶跃函数来表示整流系统的触发滞后节，这样晶闸管的输入与负载输出关系为:

　 （3.9） 式中，“指可控硅管放大比例；---晶闸管的输入电压；

　 指失控时间,” 我们再采用啦士变换，可得到该装置的传递函数为:

　 （3.10）

　 3.3.2 电动机的传递函数和动态结构

　 直流电动机在标准励磁环境下定子回路的模拟等效电路如图3.5，图其中我们看到的电感包含了可控硅中的电感值和定子回路中的电感，而电阻也分别包含了这两部分的值，当然它们也包括在主电路很可能接入其中的其它电感和电阻值的大小在内，电枢电流的方向如图3.5所示：

　图3.5

　直流电动机等效电路

　根据直流型电机的模拟电路图可得定子回路电压平衡关系：

　（3.11） 式中，“指额定电动势； 指总电枢回路中的电阻，包含整流装置的内阻； 指定子回路中励磁下的有效感应电感，其中国也包括平波电抗器的； 指定子回路的有效电磁时间常数s”。

　在零初始条件下，运用数学知识对式（3.11）两边取拉氏变换得：

　 （3.12） 移项变形并整理就能够变形出电压与电流两者的传递函数：

　（3.13）

　 进而有直流机的转矩关系式为：

　 （3.14） 式中，“指标准励磁下有效电磁转矩，单位设为；

　 指直流机的有效转矩电流比，单位； 指负载转矩，其中应该包括空载时转矩在里面，单位同样为，为负载电流”。

　将上面几式代入式(3.14)得

　 （3.15） 式中，“指系统机电时间常数，单位为”。

　运用数学方法，得电动势和电流二者之间的传递函数

　 （3.16） 把作为输入量。作为输出量，结合（3.13）与（3.16）可画出直流电动机的结构图，如图3.6所示。

　图3.6 直流电机的有效动态结构图

　3.3.3 测速发电机和比例放大器的传递函数

　 由于测速发电机和比例放大器的响应可以认为是瞬时的，所以测速发电机和的比例放大器自身的放大系数就被认为是这些单元环节的传递函数，所以：

　（3.17）

　（3.18） 3.3.4 电流负反馈环节的模型 直流控制系统中的电流选时传输反馈的环节如图3.7，反馈中出现的电流信号与串入电动机定子回路中的小阻值电阻关联密切，正比于电流。为了实现我们要求的开通和关断这一作用，需要借助二级管的作用。其特性如图3.8所示。在动态图中电流反馈环节以系数β连入。

　 图3.7 电流截止负反馈环节

　3.8

　信号输入-输出特性 3.3.5 双闭环控制系统的动态模型 由上述三节的分析已得各环节的动态结构，进行整合后容易得到双闭环直流控制系统所得的动态模型框图如图3.9。

　 图3.9 双闭环直流调速系统的动态结构框图

　图中-----电流调节器的传递函数,-----转速调节器的传递函数, -----IGBT的传递函数,----传动装置传递函数,-----电机电枢传递函数。

　4 双闭环控制系统的静差分析 4.1 典型系统 通常情况下，控制系统的开环传递函数可用下式表示：

　（4.1） 其中，分母中的表示系统在s=0处存在r重极点，抑或说，系统包含r个积分的环节，叫做r型系统。根据自动控制理论，0型系统（r=0）具有较低的稳态精度，而Ⅲ型及其以上系统不容易稳定。所以，为了具有较高的稳态精度及好的稳定性，多采用Ⅰ型和Ⅱ型系统。

　 4.1.1 典型Ⅰ型系统 典型Ⅰ型系统的开环传递函数可表示为

　（4.2） 式中，“ K指系统的开环增益，T指系统的惯性时间常数”。

　Ⅰ型系统结构比较简单，选参数时只需保证中频带的宽度足够大，系统就会是稳定的，而且还能够保证达到所需的稳定裕度。这时，应保证，即， ，。

　典型闭环Ⅰ型系统结构框图和开环频率响应特性分别如图4.1：

　 图4.1（a）Ⅰ型系统结构框图

　 图4.1（b）Ⅰ型系统在开环下的对数频率特性

　 典型Ⅰ型系统的动态跟随性能指标和抗扰性能与参数的关系一览如表4.1，4.2。

　表4.1 Ⅰ型系统各参数与动态指标的关系 参数关系KT 0.25 0.39 0.50 0.69 1.0 阻尼比ξ 1.0 0.8 0.707 0.6 0.5 超调量σ 0% 1.5% 4.3% 9.5% 16.3% 上升时间

　6.6T 4.7T 3.3T 2.4T 峰值时间

　8.3T 6.2T 4.7T 3.6T 相角稳定裕度γ

　截止频率

　 0.24/T

　0.37/T

　0.46/T

　 0.60/T

　0.79/T 由上表可知，选择参数时，要根据动态响应和超调量综合选择ξ和K。

　表4.2 Ⅰ型系统参数与动态抗扰性能指标的关系

　27.8% 16.6% 9.3% 6.5%

　2.8 3.4 3.8 4.0

　14.7 21.7 28.7 30.4 由上表可知，当控制对象的两个时间常数相距较大时，动态降落减小，回复时间延长。

　4.1.2 典型Ⅱ型系统 Ⅱ型系统在开环时的传递函数可表示为：

　（4.3） 闭环Ⅱ型系统结构框图在开环条件下频率响应特性如图4.3所示。

　4.3 （a）闭环的Ⅱ型系统下结构框图

　4.3（b）典型闭环Ⅱ型系统开环频率响应特性

　典型Ⅱ型系统的跟随性能指标和动态抗扰性能与参数的关系分别如表4-3、4-4所示。

　表4.3典型Ⅱ型系统阶跃输入跟随性能指标 h 3 4 5 6 7 8 9 10 σ 52.6% 43.6% 37.6% 33.2% 29.8% 27.2% 25.0% 23.3%

　2.40 2.65 2.85 3.0 3.1 3.2 3.3 3.35

　12.2 11.7 9.6 10.5 11.3 12.3 13.3 14.2 k 3 2 2 1 1 1 1 1 由上表可知：调节时间随h的变化不是单调的，h减小时，上升时间快，h增大时，超调量小。综合各指标，h=5动态性能比较适中[18]。

　 表4.4Ⅱ型系统各参数与动态抗扰性能指标的关系 h 3 4 5 6 7 8 9 10

　72.2% 77.5% 81.2% 84.0% 86.3% 88.1% 89.6% 90.8%

　2.45 2.70 2.85 3.00 3.15 3.25 3.30 3.40

　13.60 10.45 8.80 12.95 16.85 19.80 22.80 25.85

　 由上表可得：h越小，抗扰性能越好，但超调量增大，一般取h=5。

　综合以上四个表格可看出，两种系统各有长短，对于Ⅱ型来说，其抗扰性能比较好但超调量相对较大，而对于Ⅰ型来讲，它在超调量上很优势，但是不耐干扰，二者可根据不同的要求和运用环境选择合适的一种。

　 4.2 双闭环调速系统的静差分析

　 在转速环中，如果运用比例调节器，那么我们可写出这一模块的输出为：

　（4.4） 当时，电动机运行； 当时，电动机停止运行。

　 由式（4.4）不难看出，控制电动机的电压与比较电压直接挂钩，但有个重要的缺点，输入和反馈必须要有晓以电压差电动机才能转，一但电压差为零（当然是做到无差了）电动机却不转了，而使用比例积分调节器基本能作到无差调节且保证电动机能转动。其中最主要的角色就是积分环节，采用比例积分环节调节器，它将输出一点点积累起来，当达到稳定转速时，新增为零，而积分调节器给也的输出量则积累了从开始到结束这一时间内输入偏差量的所有历史和，使输出能保持不变，达到稳定也做到无差了。下面-以简单的闭环系统作介绍加以论证。

　采用比例调节器时系统是有静差的，而运用比例积分调节器时我们就可以消除静差，这是使用它的好处，做到无差调速。

　对于突然加上一个负载的时候，以动态抗扰性能来说，比例积分控制规律和比例控制规律的是有很大区别的：只要历史上曾经有过，无论现在存在与否，其积分和就一定会存在且不为零，便能发出系统正常工作运行所必需的控制性输入电压 ，而比例调节器的输出却做不到这一点，因为它与某时刻的挂钩，如果为零不转，即只取决于输入偏差量的现状。

　想要弄清比例系统的工作原理不妨看看它的原理图（如图4.4），分析它在控制过程的情况或误差，都可从其原理图开始，当然我们已经知道的是，仅有它所参与的闭环系统是有静差的，我们可能分析它的静差过程与原由，来找到解决的方法，比例积分就是这样出现的。采用它时，负载扰动引起的稳态速差为：

　（4.5） 这和静特性分析的结果是相符合的。

　图4.4

　比例调节器原理图

　当然这样会出现静差，根据上面的分析，要做到无差，就要改变调节器。为了实现这一要求，系统中必须接入无静差元件，它在系统出现偏差时有一个调整输出以消除偏差，而没有偏差时它的输出稳定不变。所以为解决系统的静差问题，应采用典型的无静差元件—比例积分元件（PI调节器）。

　若拿比例积分调节器（图4.5）控制，PI有这样的关系：

　 （4.7） 当零状态时，运用数学工具可有它的传递函数为：

　（4.8） 式中，“是它的放大倍数；

　 是它的超前时间常数”。

　在零初始条件和阶跃输入条件下，由（4.7）可得PI调节器的输出特性表达式为：

　 （4.9）

　图4.5 比例积分器的原理图

　则稳态速差为：

　（4.10） 由式4.10知，比例积分控制做到了无静差的调速。

　5 双闭环调速系统的设计 整体思路是先里后外，设计内环后再着手外环。使用基本原理设计好电流环以后，把它当作转速环（外环）中的一个环节，设计转速环。

　在检测的电流信号中常有交流分量，为了使它不影响调节器的输入，应加入低通滤波器，然而滤波环节会使反馈信号延迟，为了消除此延迟的影响，要在给定位置增设一个同时间差的惯性环节以确保时间上的同步。同理，为消除测速发电机引起的一些干扰换向纹波，我们也需要加入一个滤波环节。

　 5.1 电流环的设计

　（1）结构框图的化简 在图3.3里，点画线包围的那一部分为电流环，反电动势干扰对于它的作用是一个缓慢的过程，当电流在突然间发生变化时，可以暂时认为。这样，我们在按照动态性能来设计本环节时，完全就可以暂时忽略反电动势变化对它带来的各种动态影响。不考虑电机定子反电动势，对本环节干扰的条件是

　（5.1） 式中，“ 指本环的开环截止频率”。

　将给定信号及反馈滤波同时移至环内前向通道上，再将给定信号变成，则电流环将等效为单位负反馈控制系统[20]。

　最后，由于一般情况下和都比小得多，从而可当作小惯性群近似地看成是一个惯性环节，其时间常数为

　 （5.2） 则电流环内部结构简化的近似条件为：

　 （5.3）

　（2）电流调节器结构的选择 从动态要求上看，电枢电流不允许有太大的超调。从静态要求上看，希望电流静差小甚至没有静差。因此，本环设计主要以跟随性能为主，应采用Ⅰ型系统是比较合适的。

　电流环的控制对象是双惯性型的，校正成Ⅰ型系统时，电流调节器要选用PI型的，其传递函数用如下式子表示[21]。

　 （5.4） 式中，“ 指电流调节器的超前时间常数；

　 指电流调节器的比例系数”。

　为了实现控制对象的大时间常数极点和调节器的零点对消[24]，选择

　=

　（5.5） 于是电流环的动态结构框图变成图5-1所示的典型形式，其中

　（5.6）

　图5.1Ⅰ型系统电流环的动态结构框图 上述结果做了很多的假设条件并在此基础之上得到的，这些条件是：

　①对电力电子变换器进行纯滞后性的近似处理

　（5.7） ②不再考虑反电动势有变化会对本环的动态影响

　 （5.8） ③对电流环惯性群作近似处理

　（5.9）

　（3）本环调节器的参数计算 由（5.3）得，电流调节器的参数为和，而已经选定，需要求的只，可依照所要求的动态性能指标来选取。一般情况下，希望电流超调量为，由表3.2，可选，，则

　（5.10） 再结合考虑式（5.3）和式（5.4）整理后有：

　（5.11）

　5.2 转速环的设计 （1）本环的等效闭环传递函数 电流环经简化后可看作转速环内的一个环节，因此，需要先求其闭环的传递函数：

　（5.12） 不考虑高次项，可以降低阶次近似表示成

　 （5.13） 近似条件式为

　（5.14） 式中，“指转速环开环频率特性的截止频率”。

　电流环作为转速环内的一环节其输入量为，于是电流环可在转速环内等效成[24]

　（5.15） （2）转速调节器结构的选择 和电流环一样，将转速给定滤波及反馈滤波两个环节移入环内，并将给定信号变为，再将两个时间常数为和的小惯性环节合并在一起，近似成一个时间常数为的惯性环节，其中

　 （5.16） 为了既要满足电机转速调节无静差，又想满足好的动态性能指标的要求，转速环开环传递函数要有两个积分环节，因此设计为Ⅱ型系统，也使用比例积分（PI）调节器[25]。它的传递函数可表示为：

　（5.17） 式中 ，“是本环PI调节器的超前时间常数； 是本环PI调节器的比例系数”。

　这样，直流电机调速控制系统的开环传递函数可表示为

　 （5.18） 令转速环的开环增益为

　 （5.19） 则

　（5.20） 这些结果必须有的近似条件为：

　 （5.21）

　 （5.22） （3）本环PI调节器的参数计算 转速环调节器包含和两个参数。依据典型Ⅱ型系统的相关参数关系，并由式得

　 （5.23） 再据式，得

　（5.24） 于是

　（5.25） 中频宽h大小的选择，需由动态性能的要求来决定，因为h=5时调节时间最短，跟随性能及抗扰性能适中，所以，一般情况下选择h=5为好[26]。

　 5.3 对双闭环系统数据的运算 在这个设计中，我采用三相桥式晶闸管整流装置供电的电流、转速双闭环控制系统，有关数据如下：

　直流电动机的有关参数：，，，电动机的电动势系数，允许过载的最大放大比例； 电枢回路的总电阻：； 晶闸管装置的放大系数：； 时间常数：电枢回路电磁时间常数，电力拖动系统机电时间常数； 电流的反馈系数：； 转速的反馈系数：。

　要求：（1）对于稳态性能指标要做到无静差；

　（2）对于动态指标要求电流的超调量；空载起动到转速达到额定时的转速的超调量。

　 5.3.1 电流调节器参数计算 1选择电流环调节器结构 根据设计要求电流超调量，并保证稳态电流无差，可按典型Ⅰ型系统设计电流环调节器。电流环控制对象是两个惯性环节，因此可用比例积分（PI）型调节器设计电流环，其传递函数为[27]。

　校验对系统中电源电压变化的抗扰性能：，参看表3-1的典型Ⅰ型系统的动态抗扰动性能指标，表中给出的各项性能指标都是设计系统可以满足的，因此电流环可按典型Ⅰ型系统标准模型设计。

　2时间常数的确定

　 （1）整流装置的滞后时间常数。设计成三相桥式全控整流电路，其平均失控时间；

　 电枢回路电感；

　 电枢电阻；

　 （2）电流滤波时间常数。三相桥式全控整流电路的每个波头时间为3.33为了基本滤平波头，应有（1~2）=3.33ms，于是取=2ms=0.002s。

　电流环小时间常数之和。按时间常数近似处理，取=+=0.0037s。

　3电流环调节器参数计算

　 电流环调节器超前时间常数：。

　系统电流环的开环放大倍数：要求时，按表3-2，应取，

　因此； 于是，电流环ACR的比例放大系数为：

　。

　4电流环近似条件的校验 电流环频率特性中的截止频率：。

　(1)校验晶闸管三相全控桥式整流装置传递函数的近似条件

　 满足要求； (2)校验不考虑反电动势对电流环动态性能影响的条件

　 满足要求； (3)校验电流环内的动态时间常数的近似条件

　 满足要求。

　根据上述参数，电流环可达到的动态性能指标为（见表4-2），满足设计要求。

　 5.3.2 转速调节器的参数计算 1．时间常数的确定

　 （1）电流环的等效电路动态过程时间常数。已取，则 。

　（2）转速滤波时间常数取。

　（3）转速环小时间常数。依据小时间常数的近似处理，取 。

　2．转速调节器结构的选择 由于设计时要求转速无静差，转速调节器要含有积分环节；又按照动态性能要求，应按Ⅱ型系统设计调速环。也采用PI调节器，其传递函数可表示成[28]

　3．转速环PID调节器参数的计算 根据跟随性能和抗扰动动态性能同时满足的原则，取h=5，于是转速环的超前时间常数

　转速环的开环增益 于是，可得转速环调节器（ASR）的比例系数为

　4．近似条件的校验 转速环的频率特性中的截止时的频率为

　(1)电流环调节器的传递函数的简化条件为

　 满足条件； (2)转速环较小的时间常数的近似条件为

　满足条件。

　5．转速超调量的校核 当h=5时，查表4-3得，不能满足设计的要求，应该按ASR退饱和的情况重新计算。

　由，求出。

　取h=5，查表3-4得， 而 因此，，即h=5，能满足设计的要求。

　 6 双闭环控制系统的仿真及分析 6.1 双闭环系统的仿真

　 双闭环直流电动机调速系统的仿真分为两部分，一部分为电流环的仿真，另一部分为转速环的仿真。

　 6.1.1 电流环的仿真

　电机模型等效为：

　图6.1 电动机仿真等效模型 整个双闭环系统中电流环在Simulink中创建的模型如图6.2：

　 图6.2 电流环仿真模型

　 其中各环节已经对各模块参数进行了设置，参数设置详细数据一一进行说明。

　 1） 双击tansfer fun模块，设置参数如下：

　 tansfer fun

　tansfer fun1

　tansfer fun2

　 tansfer fun3

　tansfer fun4

　 2) 双击Gain模块，设置各指标如下：

　Gain1

　 Gain2

　 电流环仿真结果如图6.3：

　 图6.3 电流环仿真结果 由图定位参数值：

　最大电流I=1250A 上升时间

　电流仿真结果说明，因为电机额定电流为136A，则其允许最大电流为204A，而此时系统中出现的最大电流已经远远超过了电机能够承受的电流了，必须采取限流或者其它解决措施。

　限流器模块的仿真模型及数据指标为：

　此时的仿真系统模型见图6.4：

　图6.4加入限流器后的电流环模型

　仿真结果见图6.5。

　 图6.5电流环修正结果

　6.1.2 转速环的仿真 转速环（即双闭环）系统在simulink中的仿真模型见图6.6：

　 图6.6 转速环仿真模型

　在转速环仿真中，内环参数和电流环一样，保持不变，此处不再重设参数。转速环的参数设置如下：

　1）双击Gain模块，设置参数如下：

　 Gain4

　Gain5

　 2) 双击Transfer Fcn模块，设置参数如下：

　 Transfer Fcn5

　转速环仿真结果见图6.7：

　 图6.7 转速环仿真结果 据图知：

　转速 上升时间

　 根据仿真结果不难知该系统的在超调量上有很好的效果，转速极其稳定，这是我们想看到的，但是上升时间并不理想，对于一般系统来说，过长的起动时间会有很多不便和缺失，美中不足，加之电流环遇到的情况，我们有必须对该系统进行改善校正。

　要减小上升时间，而对其它参数没有过多影响。在电机课程中会涉及到一样内容，就是需要启动电动机时，可以采用在这一阶段加入一电阻，协助启动，就是常用的串电阻启动调速的方法。在电枢绕组线路中。接入一电阻，当启动电流通过时，就在电阻上产生电压降，分担了本来应该全部落在电枢绕组上面的电压降。以实现降低启动电流的作用。而增加电阻后，原先计算好的参数其中一些部分也会随之变化。

　取增加阻值为0.35欧的电阻，则电枢总电阻为0.6欧，因此：

　电枢回路电感 其中的电流环（ACR）部分的放大系数：

　转速环调节器（ASR）的比例 本系统中需要的是固定电阻，所以串一个普通电阻即可解决问题。

　加入电阻后，会有反转矩的出现，当直流电动机反转矩小于转矩时，直流电动机就会加速。当反转矩大于转矩时，直流电动机就会是减速，即S增大，转速下降，转矩又会增大，直到转矩平衡为止，新的平衡达到时，直流电动机便以之前略为低的转速运行。因此串接不同的电阻，就实现了改变转差率进而达到了调速的目的，更重要的是，在调速的同时，它能减少系统的上升时间，对于调速，无论对我们的系统是有利还是有蔽，我们都可以以副作用对之，而对时间的影响是我们选择此法的目的所在。此法实行后，仿真在模块上没有改变，只需对其中的一些参数进行修改，非常方便且效果明显。

　修正参数如下：

　Transfer Fun2

　 Transfer Fun3

　仿真结果见图6.8：

　 图6.8 转速环修正结果 由图知：

　转速 上升时间

　6.2 单、双闭环系统的仿真比较 6.2.1 单闭环系统的仿真 单闭环的仿真模型为：

　 图6.9 单闭环调速系统的仿真模型

　其仿真结果见图6.10：

　 图6.10 电机电枢电流及转速曲线 由图知：

　转速 上升时间 由图知双闭环直流电动机调速控制系统有快速反应和无差调节两大优势。

　分解图见图6.11：

　 图6.11 单闭环直流调速的转速波形（左）与单闭环直流调速的电流波形（右）的比较

　 6.2.2 两种调速系统的比较

　 单、双闭环直流调速系统仿真后转速波形比较见图6.12。

　 图6.12 单闭环直流调速的转速波形(左)与双闭环直流调速的转速波形(右)的比较

　 单、双闭环直流调速系统仿真后电枢电流波形见图6.13。

　 图6.13单闭环直流调速的电流调整波形(左)与双闭环直流调速的电流调整波形(右)的比较

　 从上面两种系统的比较可以看出单闭环直流调速系统反应时间略慢，双闭环调速系统反应时间要快一些，单闭环调速系统的超调量明显比双闭环系统的要大得多。而且双闭环系统稳定性要比单闭环系统好，在抗扰动方面优势明显[30]。

　6.3 双闭环与开环的比较

　 开环仿真的仿真模型如图6.14。

　图6.14 开环系统的仿真模型 仿真结果如图6.15。

　 图6.15 开环系统的转速仿真结果 转速，上升时间。与双闭环调速系统的比较如图6.16。

　 图6.16 开环（左）与双闭环系统（右）转速的比较

　 由图便知：开环系统的反应时间要比闭环的反应时间长，但开环系统的超调量比较小，这是其优点。因此开环系统只适合在一些简单或民用电机中使用而不益在有较高精准要求和需要快速反应的系统中出现。而双闭环系统凭借其快速反应和无差调节的优势则可胜任各更高要求的系统。

　 6.4 小结 通过本章的比较我们得到，开环控制系统的反应时间要比闭环的反应时间长，系统启动迟钝，功耗较大，采用这种方式经济效益不高，不益于广范推广。但开环系统的超调量比较小，造价低，这是其优点，因此在民用中尚未可使用，不会被完全淘汰。因此开环系统只适合在一些简单或民用电机中使用而不益在有较高精准要求和需要快速反应的系统中出现。对于单闭环的直流调速控制系统，它比开环有更优的抗扰性能和调速性能，有更好的制、起动性能，但它的超调量明显比开环调速控制系统大，而且它经常出现冲击电流，这对电动机正常工作很不利，且在运行中出现电流脉动冲击会对电能输送网络和生产有的机械产生较多的影响，甚至在严重时还会有安全事故。而双闭环直流电动机调速控制系统具有比单闭环直流电动机调速调速系统更加完美的性能指标，其上升时间、超调量都比较理想，但是它的结构复杂，投入多，价格高，且不易于维修。总体来说，双闭环直流电动机调速控制系统凭借其快速反应和无差调节的优势可胜任各更高要求的系统，是各种精密系统的首选。

　 总结与展望 从开题到现在，我查阅了很多相关文献，动手仿真和实验，并得到了老师的细致指导以及同学的热情帮助，并通过自身的努力，到目前为止，论文已基本上完成。

　本文主要完成的工作项目有：

　 （1）我对直流电动机调速控制系统的发展及现状进行了了解，认识了双闭环调速的目的及意义，对直流电机的基本特性做了分析，并对双闭环直流电机调速控制系统进行理论分析和研究。

　 （2）分析了双闭环直流电动机调速系统工作原理并对其进行深入研究，作出了原理图，推导出了各环节的传递函数和动态模块，并依此对各部分组成和特性进行了分析和介绍。

　 （3）根据已有的参数指标和数据设计合理的参数，并利用MATLAB中的SIMULINK对系统进行仿真和校正。

　 （4）在仿真中，以仿真结果及波形为基础，对系统不合理的部分进行发现并加以解决，特别是有效、灵活的运用了电动机串电阻启动的原理，使行文更具魅力。

　通过对本课题的研究，我从中收获到了很多，除了对直流调速有了更深入的了解，也对其它知识板块比如单片机，交流调速等有了更多了解。随着对双闭环调速系统研究的深入，我也意识到了本文的一些不足和需改进之处。比如：

　 （1）对于上升时间与电枢电阻的协调上，当电枢电阻本身很大时，不能改变，这样大电阻带来的问题很难解决，因为境加电阻不难而要减小某一元件的电阻则很难。当电阻过大时，超调量将不能达到可接受的要求。

　 （2）对于电机调速系统的传统模式已经比较成熟，而且运用比较多，但是在一些高精技术行业，对于系统参数值要求很高，传统的办法无法实现，本文中也末能突破这点，所以要想在这一领域有所创造，则不能公用这些单元。

　 致谢 从论文开题至今，已近尾声，在此我要感谢我的父母，因为有了你们，才有我现在的一切，我要感谢大学四年来所有的老师，因为是你们辛勤教授，才有我对知识特别是专业知识的积累，才有今天论文的顺利完成。你们教给我的远不只是简单的一篇论文所能传达的，再次感谢您们，感谢你们为我教我的一切！ 在此我要特别感谢XX老师，正是因为你以年轻而有活力、激情与热情的督促与指导，我才能顺利完成结业论文，感谢您这一年来对我的帮助与指导！ 最后我还要感谢我的同学和朋友们，你们是我生活的动力与激情，是我生命的活力！

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