MATLAB的单闭环转速负反馈直流调速系统仿真
0实验一：转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数
0实验一：转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数实验一:转速负反馈闭环调速系统仿真框图及参数转速负反馈闭环调速系统系统仿真框图及参数(sI dL- * n(s) ) (s) U n+ + + + - + -,图一比例积分控制的直流调速系统的仿真框图图一中是转速负反馈闭环调速系统的仿真框图，由框图中可以看出:1、该系统是采用PI调节器进行调节的，PI调节器的传递函数如下式所示:其中，是比例系数，积分系数=。
2、该系统采用的是单闭环系统，通过把转速作为系统的被调节量，检测误差，纠正误差，有效地抑制直至消除扰动造成的影响。
各环节参数如下:直流电动机:额定电压U= 220V，额定电流，额定转速,N电动机电动势系数。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数，滞后时间常数0.00167s。
电枢回路总电阻R = 1.0,，电枢回路电磁时间常数，电力拖动系统机电时间常数。
转速反馈系数, , ,,,,。
对应额定转速时的给定电压。
转速负反馈闭环调速系统的仿真1. 仿真模型的建立比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型进入MATLAB，并打开SIMULINK模块浏览器窗口，建立一个新的模型，并复制入相应模块，修改模块的参数.当其中PI调节器的至暂定为，1/, = 11.43时，把从10.0修改为0.6后控制参数的仿真结果:图1 电枢电流随时间变化的规律图2电机转速随时间变化的规律由图1可知电流的最大值为230A左右，显然不满足实际要求，故后面需对此进行处理，采用带电流截止负反馈环节的直流调速系统。
其中，由图2 scope输出结果中可以得出该控制系统的最大超调量M、上升时间 ,调p整时间，取值分别为:M= 108r/min, = 0.12s, = 0.28s(估计值) p2. PI调节器参数的调整改变PI调节器的参数，并在启动仿真，分别从仿真曲线中得到的最大超调量及调整时间，相互间进行比较，如下表所示最大超调量比例系数积分系数调整时间(s) M(r/min) p0.25 3 0 >0.6 0.56 3 0 >0.6 0.56 11.43 108 0.28 0.8 11.43 63 0.28 0.8 15 152 0.23由表中可以看出，改变PI调节器的参数，可以得到转速响应的超调量不一样、调节时间不一样的响应曲线。
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真一、实验目的1.熟练使用MA TL ＡB 下的SI ＭULI ＮK 仿真软件。
2．通过改变比例系数K P 以及积分时间常数τ的值来研究K P 和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。
二、实验内容1.调节器的工程设计2.仿真模型建立 3．系统仿真分析三、实验要求建立仿真模型,对参数进行调整,从示波器观察仿真曲线,对比分析参数变化对系统稳定性,快速性等的影响。
四、实验原理图4-1 带转速反馈的闭环直流调速系统原理图调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围,又要降低静差率,唯一的方法采用反馈控制技术,构成转速闭环的控制系统。
转速闭环控制可以减小转速降落,降低静差率，扩大调速范围。
在直流调速系统中，将转速作为反馈量引进系统，与给定量进行比较,用比较后的偏差值进行系统控制，可以有效的抑制甚至消除扰动造成的影响。
当t=0时突加输入U in 时,由于比例部分的作用，输出量立即响应，突跳到U ex (t )=K P U in ,实现了快速响应;随后U ex (t )按积分规律增长，U ex (t )=K P U in +(t/τ)U in 。
在t =t 1时，输入突降为０，U in ＝0,U ex (t )=(t 1/τ)U in ,使电力电子变换器的稳态输出电压足以克服负载电流压降，实现稳态转速无静差。
五、实验各环节的参数及K P 和1/τ的参数的确定5．1各环节的参数:直流电动机:额定电压U N =220V,额定电流I dN =5５A ，额定转速n N =1000r/mi ｎ,电动机电动势系数C e ＝0.1９2V • ｍin/r 。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s ＝４４,滞后时间常数T s =0．00167ｓ。
电枢回路总电阻R=1.0Ω,电枢回路电磁时间常数T l =0．00167s 电力拖动系统机电时间常数T m ＝0.0７5s 。
直流电机双单闭环反馈MATLAB仿真
MATLAB仿真实验报告班级：：学号：转速闭环一电机参数的设置励磁电流取1A，励磁和电枢互感（Field-armature mutual inductance）取0.673H时，电机转速U N=3000r/min。
其余参数如下：二性能指标超调量δ<=5%最大电流Imax=2I N=175A三模型的设计转速反馈系数：α=10/3000=0.0033v.min/r额定转矩计算：Ceφ=（U-I N*Ra）/n=0.0708 T L=9.55CeφIa=59N.M输出限幅：（-10,10）触发角：30～90°则触发角函数为：（90-6*u ）电源线电压：U=220*/2.34cos(30°)=110V电流限幅175A 采用设置死区来限幅，死区围（-160,160），反馈系数取0.4 平波电抗器取0.01H 调节器选用P 调节 完整模型如下：nifiav+-Voltage Measurement4v +-Voltage Measurement2v +-Voltage Measurement1v +-Voltage MeasurementgABC+-Universal BridgeNABCThree-Phase Programmable Voltage SourceTealpha_deg AB BC CA BlockpulsesSynchronized 6-Pulse GeneratorStepSeries RLC BranchScope4Saturation0.4Gain40.0033Gain3100Gain29.55Gain1(90-6*u)Fcn Dead ZoneDC Voltage SourceT LmA +F +A -F -dcDC Machine10Constant20Constant1<Speed wm (rad/s)><Armature current ia (A)><Field current if (A)><Electrical torque Te (n m)>四仿真结果与调试①放大倍数取100，额定负载启动，突加负载扰动时仿真结果：转速：电枢电流：②放大倍数取100，额定负载启动，突加电源扰动时仿真结果转速：电枢电流：③放大倍数为100，额定负载启动，控制输入电压变化时仿真结果：转速：电枢电流：五实验结论由于控制器采用P调节，转速无法实现无静差。
单闭环无静差转速负反馈系统的建模与仿真
单闭环无静差转速负反馈直流调速系统学院：专业姓名：学号：日期：单闭环无静差转速负反馈调速系统的建模与仿真一、设计指标和要求控制对象电机参数为：调速系统的基本数据如下:晶闸管三相桥式全控整流电路供电的双闭环直流调速系统,直流电动机:220V,136A,1460r/min,电枢电阻R a=0.2Ω,允许过载倍数λ= 1.5;电枢回路总电阻:R= 0.5Ω,电枢回路总电感:L= 15mH,电动机轴上的总飞轮力矩:GD2= 22.5N·m2,晶闸管装置:放大系数K s=40 ,转速反馈系数:α=0.007Vmin/r ,T on=0.01s 设计要求:(1)稳态指标:转速无静差;(2)动态指标:空载起动到额定转速的转速超调量σn≤10%。
二、设计思路根据设计要求，单闭环转速负反馈调速系统，采用PI控制器，可以保证统稳态速度无静差。
比例控制的直流调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围；积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。
PI控制综合了比例控制和积分控制的优点：比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态误差。
在设计PI调节器时，如何选择参数K和 ，关键在于及要求PIP控制调速系统的稳定性好，又要求系统的快速性好，同时还要求稳态精度高和抗干扰性能好。
三、 主电路比例积分控制的直流调速系统的仿真框图四、 数据参数：1.转速反馈滤波时间常数s T on 01.0=。
2.选择ASR 结构。
按照设计要求，选用PI 调节器。
其传递函数为ss K s W n n n ASR ττ)1()(+=。
3.计算ASR 参数超前时间常数：s T l i 03.0==τ。
因为)(10a d d e R I U C n -=，所以132.0=e C电动机额定励磁下的转矩系数：Am N C C e m •==26.130πsC C RGD T M E M 1802.03752==s 03.0==R LT L00167.0=s T按跟随性和抗扰性都较好的原则，令 333.0=τ。
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”。
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告精修订
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真一、实验目的1．熟练使用MATLAB 下的SIMULINK 仿真软件。
2．通过改变比例系数K K 以及积分时间常数τ的值来研究K K 和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。
二、实验内容1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析三、实验要求建立仿真模型，对参数进行调整，从示波器观察仿真曲线，对比分析参数变化对系统稳定性，快速性等的影响。
四、实验原理图4-1 带转速反馈的闭环直流调速系统原理图调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围，又要降低静差率，唯一的方法采用反馈控制技术，构成转速闭环的控制系统。
转速闭环控制可以减小转速降落，降低静差率，扩大调速范围。
在直流调速系统中，将转速作为反馈量引进系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值进行系统控制，可以有效的抑制甚至消除扰动造成的影响。
当t=0时突加输入K in 时，由于比例部分的作用，输出量立即响应，突跳到K ex (K )=K K K in ，实现了快速响应；随后K ex (K )按积分规律增长，K ex (K )=K K K in +(K /τ)K in 。
在K =K 1时，输入突降为0，K in =0，K ex (K )=(K 1/τ)K in ，使电力电子变换器的稳态输出电压足以克服负载电流压降，实现稳态转速无静差。
五、实验各环节的参数及K K和1/τ的参数的确定各环节的参数：直流电动机：额定电压K N=220V，额定电流K dN=55A,额定转速K N=1000r/min,电动机电动势系数K e= min/r。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s=44，滞后时间常数K s=。
电枢回路总电阻R=Ω，电枢回路电磁时间常数K l=电力拖动系统机电时间常数K m=。
计算机仿真 转速反馈单闭环直流调速系统仿真结题报告 实验一.
Beijing Jiaotong University转速反馈单闭环直流调速系统仿真结题报告姓名：TYP班级：电气0906学号：09291183指导老师：牛利勇完成日期：2012.4.22一、开环仿真实验仿真1、实验内容直流电机模型框图如下图所示，仿真参数为R=0.6，Tl=0.00833，Tm=0.045，Ce=0.1925。
本次仿真采用算法为ode45，仿真时间5s。
图1 直流电机模型用simulink实现上述直流电机模型，直流电压Ud0取220V，0~2.5s，电机空载，即Id=0；2.5s~5s，电机满载，即Id=55A。
画出转速n的波形，根据仿真结果求出空载和负载时的转速n以及静差率s。
改变仿真算法，观察效果（运算时间、精度等）。
2、实验步骤及数据打开Matlab中的simulink模块，点击“新建”，即弹出仿真的对话框。
将需要的模块拖动到新建的对话框中，再将它们搭建成如上图所示的系统，输入用常数模块（220）代替，I d的扰动用阶跃信号模块（step time选为2.5，initial value为0，final value为55，sample time为0）代替，输出波形用示波器模块显示，具体仿真模块如下图。
（1）将仿真步长改为5秒，点击“运行”按钮，双击示波器，即可显示系统仿真输出波形如下：（2）在Simulation中选择configuration parameters选项，在其中更改系统仿真算法。
上一次仿真的算法为ode45，现在可更改为ode23，ode113，ode23s，ode15s等，每种仿真波形如下面几幅图：ode23算法仿真波形ode113算法仿真波形ode23s算法仿真波形ode15s算法仿真波形以上是对于系统不同算法的仿真波形。
通过Matlab的scopedata 可以读出，在加入I d=55之前，系统输出转速为n0=1142.9 n/min，在加入I d=55后，系统输出转速为n=971.5 n/min，转差率为s=（n0-n）/ n0=(1142.9-971.5)/1142.9=0.15。
实验三 转速负反馈闭环调速系统的仿真
实验三转速负反馈闭环调速系统的仿真一．实验目的熟练使用MATLAB下的SIMULINK软件进行系统仿真。
学会用MATLAB下的SIMULINK软件建立比例积分控制的直流调速系统的仿真模型和进行仿真实验的方法。
二．实验器材PC机一台，MATLAB软件三．实验参数采用比例积分控制的转速负反馈直流调速系统，结构框图参考教材P51的图2-45，其各环节的参数如下：直流电动机：额定电压UN = 220 V，额定电流IdN = 55 A，额定转速nN = 1000 r/min，电动机电势系数Ce= 0.192 V·min/r。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks = 44，滞后时间常数Ts = 0.00167 s。
电枢回路总电阻R =1.0 Ω，电枢回路电磁时间常数Tl = 0.00167 s，电力拖动系统机电时间常数Tm = 0.075 s。
转速反馈系数α= 0.01V·min/r。
对应额定转速时的给定电压Un*=10V。
电流负反馈采样电阻Rs = 0.1 Ω，临界截止电流Idcr=1.3IdN，比较电压Ucom = Idcr Rs。
四．实验内容1、根据所提供的系统参数，参考教材P51中图2-45建立采用比例积分控制的转速闭环调速系统的仿真模型。
图1比例积分控制的直流调速系统仿真图2、在理想空载下，改变比例积分控制器的比例系数K p 和积分系数K i （如表1所示），观察调速系统输出转速n 的响应曲线，记录转速的超调量、响应时间、稳态值等参数，以及电枢电流I d 的响应曲线，记录相关数据，并分析原因。
表1 比例积分系数表1不同比例系数K p 和积分系数K i 时的转速数据对比t/sn (r /m i n )不同比例系数Kp 和积分系数Ki 的转速n 曲线t/sI d /A不同比例系数Kp 和积分系数Ki 的电枢电流Id 曲线表2不同比例系数K p和积分系数K i时的电枢电流数据对比通过表1、2可得，当K p0.25，K i=3时，在响应阶段中转速变化比较慢且无超调，其稳态值999.55r/min，并且电枢电流比较小，波动范围也比较窄；当K p=0.56，Ki=11.43时，在响应阶段中转速变化比较快，其稳态值达到1000r/min，并且电枢电流较大，波动范围稍大一点，响应时间较短，约为0.26s；当Kp=0.8，Ki=15时，响应阶段中转速变化快，其稳态值达到1000r/min，响应时间短，约为0.2s，电枢电流大，波动范围大。
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。
直流调压调速控制器是一种常见的工业控制器。
在某些工业环境下，电机的转速和负载的变化需要由直流电机进行自动调整。
为了实现这个功能，需要用到直流调压调速控制系统。
对于大多数直流电机的应用来说，目标是精确地调整电机的转速并保持工作状态的稳定。
调节电机的转速需要对电机的所需磁场强度进行精确定义。
磁场强度的调整可以通过改变电机的额定电压来实现。
调节电机的负载需要改变电机的电流。
为了控制电机的转速和负载，需要通过控制电压和电流来实现。
在本文中，我们将演示如何使用MATLAB来模拟直流调压调速控制系统。
首先，需要建立模型。
模型的实现需要输入直流电源，与之并联的电机和控制器。
需要考虑电机的机械负载和电机本身的内阻。
控制器将根据设置的目标转速和负载来控制电机的电压和电流。
其次，需要选择适当的控制方法。
控制方法可以分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制是将电压和时间作为输入，并根据预设的参数和控制算法来输出电机的电压和电流。
闭环控制是通过测量电机的实际转速和负载来调整电机的电压和电流，从而使其逼近预设值。
在实际应用中，通常使用闭环控制。
最后，需要设置实验参数并进行仿真。
实验参数包括直流电源和电机的额定电压、电阻和电感，以及控制器的控制参数。
仿真过程中，需要记录电机的转速、电压和电流参数，并对其进行分析和优化。
在进行仿真前，需要安装MATLAB和Simulink软件。
以下是MATLAB代码示例：```%% Define motor parametersRa = 2; % armature resistance in ohmsLa = 0.5e-3; % armature inductance in HJ = 2.5e-6; % rotor moment of inertia in kg*m^2B = 0.5e-6; % rotor viscous damping in N*m*s/rad%% Simulate the systemsim('dc_motor_control');```Simulink模型可以包括以下组件：- 直流电源模块- 直流电机模块- 控制器模块- 仿真时钟模块控制器模块可以使用PID控制器或其他类型的控制器。
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。
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基于MATLAB的
单闭环转速负反馈直流调速系统仿真
一、系统原理
为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括
单闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，
而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，
电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信
号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相
比较经放大后，得到移相控制电压UCt，用作控制整流桥的“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系统。电机的转速随给定电压变化，
电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调
节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积
分)调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当
电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
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图1-1 转速单闭环系统原理图
二、系统仿真
1、系统的建模和模型仿真参数设置
（1）6脉冲同步触发器子系统构建
图2-1 6脉冲同步触发器
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6脉冲同步触发器模型构建是通过SimPowerSystems——Extra Library——
Control Blocks——Synchronized 6-Pulse Generator来实现。
参数设置如下：
三相线电压模型构建是通过SinPowerSystems——Measurements——Voltage
Measurement来实现。
三个连接端口在SinPowerSystems——Elements——Connection Port
在Simulink——Sources——In1找出Uct和In2
Uct的端口数改为5
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In2则改为4
35
找出元件后就可以按图2-1连线了，注意Vab、Vbc、Vca是呈三角形连接的。
接好线后，我们就开始建立6脉冲同步触发器子系统封装
首先，按Ctrl+A全选，然后单击Edit——Create Subsystem，就建好了子系统。
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（2）主电路的建模和参数设置
单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型如下：
图2-2 单闭环转速负反馈直流调速系统
新建一个Model，把6脉冲同步触发器子系统复制到新文件中。
找出4个常数模块：Simulink——Sources——Constant。在
Constant Value分别设为120、-180、50、0。
37
找出2个加法连接器：Simulink——Math Operations——Sum
分别设置为
38
找出2个比例环节：Simulink——Math Operations——Gain
分别设为
39
找出限幅器：Simulink——Commonly Used Blocks——
Saturation
设置如下：
找出三个交流电压源：SinPowerSystems——Electrical Sources——AC Voltage
Source
分别设置为：
40
41
找接地：SinPowerSystems——Elements——Ground
找出晶闸管整流桥和二极管：SinPowerSystems——Power Electronics——
Universal Bridge
晶闸管整流桥设置如下：
42
二极管设置如下：
43
找出一个平波电抗器：SinPowerSystems——Elements——Series RLC Branch
参数设置如下：
44
找出直流电动机：SinPowerSystems——Machines——DC
Machine
参数设置如下：
找励磁电源：SinPowerSystems——Electrical Sources——DC Voltage
Sources电压设为220V
找出输出端口：Simulink——Sinks——Out1
45
找出示波器：Simulink——Sinks——Scope
示波器设置如下：
找出两个连接器：Simulink——Signal Routing——Demux设为4个
输出。Simulink——Signal Routing——Mux设为3个输入。
器件全部找出来后，就可按图2-2连线。
连好线后，我们来设置整个模型的参数：
46
47
设置好后，点击运行，查看示波器，波形如下图所示：
通过命令窗口输入plot(tout,yout)
48
比较波形：
49