带饱和非线性调节器的直流调速系统的MATLAB仿真
直流调速系统的Matlab仿真(课程设计作业) 2
《电力电子技术》课程设计说明书直流调速系统设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：***指导老师：陆秀令职称：教授专业：电气工程及其自动化班级：电气本1101班学号： ***********摘要直流调速系统有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以获得了广泛应用。
本文从直流电动机的工作原理入手，建立双闭环直流调速系统的数学模型。
然后按照自动控制原理，利用SIMULINK对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。
整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。
在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统。
对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。
采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。
关键词：直流调速系统；调节器；双闭环系统；仿真；整流目录摘要1 整流电路与双闭环直流调速系统的工作原理 (1)1.1双闭环直流调速系统的介绍 (1)1.2三相桥式全控整流电路的原理 (2)2 系统设计方法及步骤 (6)2.1三相桥式整流电路仿真模型建立和参数设置 (6)(1)三相桥式全控整流电路的分析 (6)(2)三相桥式整流电路的仿真 (6)2.2系统设计参数 (7)(1)直流电机控制系统设计参数 (7)(2) 环境条件 (7)2.3电流环设计 (7)（1）确定时间常数 (7)(2) 选择电流调节器结构 (7)2.4转速环设计 (7)(1) 确定时间常数 (7)(2) 选择转速调节器结构 (7)3 Matlab和Simulink简介 (8)3.1 Matlab简介 (8)3.2 Simulink简介 (8)4 Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析 (10)4.1带阻感性负载三相桥式全控整流电路的仿真分析 (10)4.2直流调速系统的仿真 (11)(1) 开环直流调速系统的仿真 (11)(2) 单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真 (12)(3) 双闭环直流调速系统定量仿真 (14)5 三相桥式全控整流直流不可逆调速系统的电气原理总图 (16)总结 (17)参考文献1 整流电路与直流调速系统的工作原理1.1 双闭环直流调速系统的介绍双闭环调速系统的工作过程和原理：启动阶段，电动机的实际转速低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号，经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值, 电动机以最大电流恒流加速启动。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真直流调压调速控制系统是一种常见的电力系统的调节器，在电力系统和机械驱动系统中广泛应用。
本文将介绍一种基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真方法。
直流调压调速控制系统由电源、可调速直流电动机、电动机控制器及传感器组成。
调压调速控制系统的目标是实现恒定的速度和恒定的输出电压。
我们需要建立直流电动机的数学模型。
直流电动机的数学模型可以使用电机的等值电路模型来表示。
在这个模型中，各个元件由其等值电阻、电感和电压源表示。
通过建立电动机的等效电路模型，可以通过MATLAB对电动机的工作进行仿真。
然后，我们需要建立电动机控制器的数学模型。
电动机控制器的数学模型通常可以采用传统的PID控制器来表示。
PID控制器包括比例项、积分项和微分项。
通过设置适当的PID参数值，可以调节电动机的输出电压和速度。
接下来，我们需要建立电动机的传感器模型。
传感器用于检测电动机的实际输出电压和速度，并将其与设定值进行比较。
根据比较结果，控制器将调整输出电压和速度。
在MATLAB环境中进行仿真。
在仿真中，我们可以设置电动机的初始条件和设定值，并将其传递给控制器。
通过仿真可以观察和分析电动机的输出电压和速度的变化情况，以及控制器的响应时间和稳定性。
通过以上步骤，我们可以使用MATLAB对直流调压调速控制系统进行仿真研究。
在仿真中，可以通过调整控制器参数和传感器模型，以及改变设定值和初始条件，来观察系统的响应和性能。
仿真结果可以帮助我们设计和优化直流调压调速控制系统，提高系统的稳定性和性能。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真方法可以帮助我们研究和优化电力系统和机械驱动系统的性能，提高系统的稳定性和可靠性。
这种仿真方法在电气工程和自动化领域有着广泛的应用前景。
直流电机调速matlab仿真报告
直流电机调速matlab仿真报告以直流电机调速Matlab仿真报告为标题引言：直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业、交通、家电等领域。
在实际应用中，电机的调速控制是一项关键技术，可以使电机在不同工况下实现恒定转速或变速运行。
本文将利用Matlab软件进行直流电机调速的仿真实验，旨在通过仿真结果分析不同调速控制策略的优劣，并提供一种基于Matlab的直流电机调速方法。
一、直流电机调速原理直流电机的调速原理基于电压与转速之间的关系。
电机的转速与输入电压成正比，即在给定电压下，电机转速可以通过调整电压大小来实现调速。
常用的直流电机调速方法有电压调速、电流调速和PWM调速等。
二、Matlab仿真实验设置本次仿真实验将以直流电机调速为目标，基于Matlab软件进行实验设置。
首先，需要建立电机的数学模型，包括电机的转速、电流和电压等参数。
其次，选择合适的调速控制策略，如PID控制、模糊控制或神经网络控制等。
最后，通过调节电压输入，观察电机的转速响应和稳定性。
三、PID控制调速实验1. 实验目的本实验旨在通过PID控制器对直流电机进行调速控制，并分析不同PID参数对控制效果的影响。
2. 实验步骤(1) 建立直流电机的数学模型；(2) 设计PID控制器，包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd；(3) 利用Matlab软件进行仿真，设定电机的目标转速和初始转速；(4) 通过调节PID参数，观察电机的转速响应和稳定性。
3. 实验结果与分析根据实验设置，我们分别对比了不同PID参数值下的电机转速响应曲线。
结果显示，在合适的PID参数设置下，电机能够实现快速响应和稳定控制。
但是，过大或过小的PID参数值都会导致转速超调或调速不稳定的问题。
四、模糊控制调速实验1. 实验目的本实验旨在通过模糊控制器对直流电机进行调速控制，并分析不同模糊规则和输入输出的影响。
2. 实验步骤(1) 建立直流电机的数学模型；(2) 设计模糊控制器，包括模糊规则、输入变量和输出变量；(3) 利用Matlab软件进行仿真，设定电机的目标转速和初始转速；(4) 通过调节模糊规则和输入输出变量，观察电机的转速响应和稳定性。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真本文将介绍基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真实验。
直流调压调速系统是一种常见的电力控制系统，广泛应用于工业生产和家用电器中。
该系统通过对电机供电电压和电流的控制，可以实现电机的转速、转矩等特性的调整。
本文主要涉及直流电机的调速控制，介绍PID控制算法在直流调速系统中的应用，并通过MATLAB仿真实验验证控制系统的性能。
直流调速控制系统由电机、电源、测量元件、控制器和执行元件等组成。
其中，电源提供电机运行所需的电源，测量元件用于实时测量电机运行状态，控制器根据测量结果和设定值进行控制，执行元件则根据控制信号驱动电机转速和转矩。
在直流调速控制系统中，PID控制器是最常用的一种控制算法，其主要通过比较设定值和实际值之间的误差，进行控制输出，从而调整电机的运行状态。
MATLAB软件是一种用于科学计算、数据可视化和算法开发的高级语言和交互式环境。
在直流调速控制系统仿真实验中，MATLAB提供了丰富的工具箱和函数库，可用于模拟电机运行状态、控制器设计和仿真实验模拟等方面。
接着，需要设计PID控制器参数。
PID控制器的参数包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd。
这些参数的设置对控制器的性能有重要影响，需要根据具体的需求进行调整。
在实验中，采用试控法设计PID控制器，即根据试验结果逐步调整控制器参数，使得系统的运行状态达到最佳效果。
最后，进行控制系统仿真实验。
在仿真实验中，需要设置适当的工作条件和控制器参数，观察电机的运行状态和控制器输出，评估控制系统的性能。
实验结果表明，PID控制器可以实现电机的精确调速和稳定控制，在实际应用中有较广泛的应用前景。
综上所述，基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真实验可以有效地模拟电机运行状态、控制器设计和控制系统的性能评估。
通过该实验可以更深入地了解直流调速控制系统的工作原理和控制算法，并为实际应用提供有益的参考。
直流调速系统的MATLAB仿真(参考程序)
直流调速系统的MATLAB 仿真一、开环直流速系统的仿真开环直流调速系统的电气原理如图1所示。
直流电动机的电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L 供电，通过改变触发器移相控制信号c U 调节晶闸管的控制角α，从而改变整流器的输出电压，实现直流电动机的调速。
该系统的仿真模型如图2所示。
MU d+I dGTU cE +--UCR图1 开环直流调速系统电气原理图图2 直流开环调速系统的仿真模型为了减小整流器谐波对同步信号的影响，宜设三相交流电源电感s 0L =，直流电动机励磁由直流电源直接供电。
触发器（6-Pulse ）的控制角（alpha_deg ）由移相控制信号c U 决定，移相特性的数学表达式为minc cmax9090U U αα︒-=︒-在本模型中取min 30α=︒，cmax 10V U =，所以c 906U α=-。
在直流电动机的负载转矩输入端L T 用Step 模块设定加载时刻和加载转矩。
仿真算例1 已知一台四极直流电动机额定参数为N 220V U =，N 136A I =，N 1460r /min n =，a 0.2R =Ω，2222.5N m GD =⋅。
励磁电压f 220V U =，励磁电流f 1.5A I =。
采用三相桥式整流电路，设整流器内阻rec 0.3R =Ω。
平波电抗器d 20mH L =。
仿真该晶闸管-直流电动机开环调速系统，观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时的电机转速n 、电磁转矩e T 、电枢电流d i 及电枢电压d u 的变化情况。
N 220V U =仿真步骤：1）绘制系统的仿真模型（图2）。
2）设置模块参数（表1） ① 供电电源电压N rec N 2min 2200.3136130(V)2.34cos 2.34cos30U R I U α++⨯==≈⨯︒② 电动机参数 励磁电阻：f f f 220146.7()1.5U R I ===Ω 励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真1. 引言1.1 研究背景直流调压调速系统作为电力电子领域中的重要研究方向，其控制技术的研究一直备受关注。
随着工业自动化的发展和能源需求的增加，直流调压调速系统在工业控制和电力传输中发挥着重要作用。
传统的直流调压调速系统在控制精度、响应速度和稳定性方面存在一定的不足，因此需要不断改进和优化。
在这样的背景下，基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真研究变得尤为重要。
利用MATLAB这一强大的工具，研究人员可以对系统进行建模、设计控制器、分析系统稳定性并进行仿真验证，从而实现对系统性能的优化和提升。
本文旨在通过对直流调压调速控制系统的建模、PID控制器设计与仿真、系统稳定性分析、参数优化与性能评价以及系统仿真结果分析等方面进行研究，进一步探讨如何通过MATLAB工具来实现直流调压调速系统的优化和控制。
希望通过本文的研究，能够为直流调压调速系统的控制技术研究提供一定的参考和借鉴，促进该领域的发展与进步。
1.2 研究目的直流调压调速控制系统是电气工程中常见的控制系统，在工业生产和实验研究中有着广泛的应用。
研究的目的在于通过MATLAB进行仿真，探究系统的建模、PID控制器设计、系统稳定性分析、参数优化以及性能评价等方面的问题。
通过深入研究直流调压调速控制系统的各种特性及其影响因素，可以更好地理解控制系统的工作原理和性能特点，为实际工程应用提供指导。
通过仿真实验，可以降低实验成本、提高实验效率，并能够在设计过程中进行多次调试和优化，从而得到更加理想的控制效果。
研究直流调压调速控制系统的仿真具有重要的现实意义和理论价值。
通过本研究的深入探讨，不仅可以加深对控制系统理论的理解，还可以为工程实践提供有益的借鉴和指导。
1.3 研究意义直流调压调速控制系统作为工业控制领域中的重要组成部分，其研究具有重要的理论价值和实际应用意义。
首先，在工业生产中，直流调压调速控制系统广泛应用于电动机、风电变流器、UPS电源等设备中，能够实现对电压和速度的精确控制，提高设备的运行效率和稳定性。
直流调速系统的MATLAB的设计与仿真(073522025)
目录1前言 (1)2双闭环直流调速系统的工作原理 (2)2.1双闭环直流调速系统的介绍 (2)2.2双闭环直流调速系统的组成 (3)2.3双闭环直流调速系统的稳太结构图和静特性 (4)2.4双闭环直流调速系统的数学模型 (5)2.5双闭环直流调速系统的起动过程分析 (5)2.6双闭环直流调速系统的动态性能分析 (6)2.7双闭环直流调速系统的动态性能指标 (7)2.8双闭环直流调速系统的频域分析 (9)2.9双闭环直流调速系统两个调节器的作用 (9)3 MATLAB语言及Simulink (10)3.1仿真技术的背景 (10)3.2 Matlab和Simulink简介 (10)3.3 Matlab建模与仿真 (11)3.4 Simulink仿真工具 (11)3.5控制系统计算机仿真的过程 (12)4 Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析 (13)4.1电流环的MATLAB计算及仿真 (13)4.1.1电流环校正前后给定阶跃响的MATLAB计算及仿真 (13)4.1.2绘制单位阶跃扰动响应曲线并计算其性能指标 (14)4.1.3单位冲激信号扰动的响应曲线 (15)4.1.4电流环频域分析的MATLAB计算及仿真 (15)4.2转速环的MATLAB计算及仿真 (16)4.2.1转速环校正前后给定阶跃响应的MATLAB计算及仿真 (16)4.2.2绘制单位阶跃信号扰动响应曲线并计算其性能指标 (17)4.2.3单位冲激信号扰动的响应曲线 (18)4.2.4转速环频域分析的MATLAB计算及仿真 (19)5总结 (20)附录 (20)参考文献 (24)致谢 (24)1前言许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。
而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。
双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。
直流调速系统的MATLAB仿真
直流调速系统的MATLAB仿真直流调速系统是一种常见的电动机调速系统，其通过控制电枢电流或者换向电压，实现对电机转速的控制。
MATLAB是一款功能强大的工程软件，可以进行系统的建模仿真和控制算法的开发，因此可以用来进行直流调速系统的MATLAB仿真。
首先，我们需要对直流调速系统进行建模。
直流调速系统的主要组成部分包括电机、电流控制器和运动控制器。
电机是系统的执行器，电流控制器用来控制电机的电流，根据控制电机速度的需求调节电机的电压和电流。
运动控制器用来计算输出控制电压，控制电机的转速。
在MATLAB中，可以使用Simulink工具箱进行系统的建模。
Simulink提供了丰富的电气元件库和控制元件库，方便用户进行系统的搭建。
首先，我们需要在Simulink中搭建直流电机模型，可以使用电感、电阻和后验电动势等元件来描述电机的特性。
然后，可以添加电流控制器和运动控制器，分别用来控制电机的电流和速度。
在仿真过程中，我们可以通过输入电压的变化来模拟用户对电机速度的调节。
可以使用阶跃输入信号来模拟用户的控制输入。
然后，通过对系统进行仿真，观察输出转速的变化，并根据需要对控制算法进行调节。
可以使用MATLAB的绘图工具对输出转速进行可视化，也可以记录仿真过程中的各种参数，方便后续的分析和处理。
当然，在进行直流调速系统的MATLAB仿真时，还可以加入一些其他的因素，如电机负载变化、电机参数变化等。
这些因素会对系统的动态性能和稳态精度产生影响，因此需要在仿真过程中对其进行考虑。
总之，直流调速系统的MATLAB仿真可以帮助我们进行系统的设计和优化。
通过对系统的建模和仿真，以及对仿真结果的分析，可以帮助我们更好地理解和掌握直流调速系统的原理和特性，并且为系统的实际应用提供指导和支持。