基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统

一. 摘要

调速系统是工业控制中的核心组成部分，广泛应用于各种工业控制设备中，尤其是双闭环直流调速系统，在工业生产中具有不可替代的重要作用。同时，对双闭环直流调速系统的研究还推动了交流调速技术的发展和应用，其研究和发展具有重要意义。本研究旨在实现电动机的无振荡、快速平稳启动，优化对直流电机的双闭环调速系统的分析设计。通过工程设计方法，优化了速度和电流的双调节器，并确定了所需的参数。最后，基于调节器的设计原理，利用 MATLAB 对整个调速系统进行了建模仿真，包括速度环和电流环。

二. 双闭环直流调速系统组成

在双闭环直流调速系统中，转速环与电流环是分别进行负反馈调节的，要想让它们能够发挥各自的功能，就必须在系统中安装两个调节器，分别对转速和电流进行调节，这样才能使它们在各自的领域内发挥出最大的效能。

这两个调节器分别是转速调节器和电流调节器，它们的作用是将电机的转速和电流调节到正确的位置，从而保证电机能够正常工作，两个调节器之间采用串行连接方式，如图所示，转速环主要是用于控制输入与转速之间的动态变化，对负载扰动起抑制作用，电流环主要是用于控制电流随给定值的动态变化，对电压扰动起抑制作用。输入速度调节器的输出作为电流调节器的输入。电流环在内部，被称为内环；转速环在外部，被称为外环。转速调规器和电流调节器的输出都有限幅，电流调节器ACR的给定电压最大值取决于转速调节器ASR的输出限幅，以此类推。

在进行设计时，如果转速控制器与当前控制器成比例，则转速控制器的动态性能要求可以得到满足，如果转速控制器由比例积分控制，则可以实现无静态差的转速控制。通常的调速控制系统都是以稳定、准确为主要目标的，而使用PI调节器则可以使系统具有较好的动、静特性。

三. 电流调节器设计

双闭环直流调压调速控制系统设计的核心部分是电流调节器与转速调节器参数的