关键词：直流电机；闭环系统；性能；仿真分析直流电机双闭环调速系统分析及仿真探究摘要：直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术，直流电动机调速系统以其优良的调速性能具有广阔的市场。在详细讨论了直流电机调速系统的转速电流双闭环调速系统的基础上，利用Matlab・Simulink进行了仿真实验，仿真结果验证了双闭环控制方案的合理性，为不同场合的直流调速系统的应用选择提供了依据。Abstract:DCspeedcontrolisoneofearlydevelopmenttechnologyofmodernelectricdriveautomaticcontrolsystem,andDCmotorspeedcontrolsystemhasabroadmarketforitsexcellentspeedperformance・DetaileddiscussionofthespeedofaDCmotorspeedcontrolsystemmodelofthecurrentdoubleclosedloopspeedcontrolsystem,completesimulationbasedonMatlab-Simulink,simulationresultsshowtherationalityofthecontrolscheme,provideabasisforthechoiceofdifferentoccasionsapplicationofDCmotor.Keywords:DCmotor;closed-loopsystem;performance;simulationanalysis中图分类号:TM3文献标识码:A文章编号:1006-4311(2012)29-0042-020引言直流电机自动控制系统广泛应用于机械、钢铁、矿山、军工等行业。在工程实践中,运动控制系统中应用最广泛的是调速系统，有许多生产机械要求在一定范围内进行速度的平滑调节，并要求有良好的稳态和动态性能。尽管目前交流调速系统的迅速发展，交流电动机的经济性和易维护性，使得交流调速广泛受到用户的欢迎，但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速系统也是研究交流调速系统的基础。对直流电机调速系统进行研究，对国民经济具有十分重要的现实意义。1直流调速系统概述晶闸管一电动机调速系统，其原理图如图1所示。图中VT为晶闸管的可控整流器，它可以是单相、三相或更多相数,半波、全波、半控、全控等类型。通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压从而实现平滑调速。由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。元件对过电压、过电流以及过高的du/dt和di/dt都十分敏感，其中任一指标超过允许值都可能损坏原件。因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件，而且在选择元件时还有足够的裕量［2］。2转速电流双闭环直流调速系统设计2.1双闭环调速系统原理转速电流双闭环直流调速系统的原理如图2所示。由于调整的主要参数是转速，故将转速调节作为外环，电流反馈作为内环，这样可以抑制电网电压对转速的影响［3］。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器，在启动时，加入给定电压U",速度调节器和电流调节器以饱和限幅值输出，使得电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电动机转速达到给定转速，并在出现超调后，ASR和ACR退出饱和，最后稳定在给定的转速下运行。在调速系统工作时，要先给电动机加励磁，ASR的输出作为ACR的输入，利用ASR的输出限幅达到限制启动电流大小的目地。ACR的输出作为“触发电路啲控制电压Uc,利用ACR的输出限幅可以限制整流桥的最大导通角a。2.2转速调节器设计转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压U■■变化，稳态时可减小稳态误差，采用PI调节器则可实现无静差；对负载变化起扰抗作用；其输出幅值决定允许的最大电流。电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型的I型系统，采用PI型电流调节器，其传递函数可以写成（1）式。W"="(1)(1)式中，K■为电流调节器比例系数，t■为电流调节器的超前时间常数。2.3电流调节器设计作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧密的跟随其给定电压的变化。在电机启动时保证获得最大电流，从而加快动态过程，使系统具有较好的动态特性；当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起到安全保护作用；故障消失后，系统能够恢复正常；对电网电压波动起到快速抑制作用。为了实现转速无静差，提高系统动态抗扰性能，把转速环设计成典型II型系统，其传递函数为：W■二■(2)(2)式中，K■为转速调节器比...