带钢冷轧机直流调速系统设计与仿真
BLDC调速系统的建模与仿真
电压控制
通过调节电机的输入电压来控制电机的旋转速度。
电流控制
通过调节电机的输入电流来控制电机的旋转速度。
3
磁场控制
通过调节磁场的大小来控制电机的旋转速度。
03
Bldc调速系统的建模
电机本体建模
01
02
03
电机转子建模
电机定子建模
磁路建模
包括转子电阻、转子电感等参数， 用于描述转子运动过程中的电磁 特性。
04
Bldc调速系统的仿真
仿真工具介绍
MATLAB/Simulink
一款由MathWorks公司开发的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析 以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。
Simulink
MATLAB的一个附加组件，提供了一个图形化的环境，用户可以使用该环境构建、模拟 和分析动态系统。
执行器建模
包括执行器输入输出关系、执行器驱动能力 等，用于描述执行器对电机控制信号的执行 效果。
整体系统建模
系统接口建模
描述各部分之间的连接关系和信号传递方式，是系统 整体性能分析的基础。
系统稳定性分析
通过系统模型分析系统的稳定性、动态响应等性能指 标。
系统优化设计
根据系统性能要求，对系统模型进行优化设计，提高 系统性能。
Simulink Coder
一个用于将Simulink模型自动转换为C代码的工具，可以用于嵌入式系统的开发。
仿真模型的建立
确定系统参数
根据Bldc调速系统的实际参数，确定仿真模型的参数，如电机转 速、负载转矩等。
建立数学模型
根据Bldc调速系统的物理特性，建立系统的数学模型，如电压平衡 方程、转矩方程等。
双闭环直流调速系统的设计与仿真分析
双闭环直流调速系统的设计与仿真分析摘要：本文简要介绍了双闭环直流调速系统的组成与基本工作原理，并对双闭环转速、直流调速系统设计展开分析论述，阐明了双闭环直流调速系统的模型仿真。
关键词：双闭环;直流调速系统;仿真直流电动机因易于控制，起、制动、运行方便等特征在生活中的应用范围较广。
近年来，经济的增长推动了该调速系统在我国经济市场中的进一步发展，很多高性能高调速设备均需使用该系统（包括直流电力推进、海洋钻机、金属切割机床、纺织、造纸、轧钢、高层电梯、矿山采掘等），设备运行时，对调速系统的性能要求均较高，需弄清双闭环直流调速系统的基本工作原理，并对其进行仿真分析，使其更好为现代经济的发展服务。
1.双闭环直流调速系统组成与工作原理双闭环直流调速系统中有两个调节器，即电流ACR调节器与转速ASR调节器，两种调节器可对系统的电流与设备转速造成影响，若二者串联，且均带输出限幅电路，限幅值依次可为Usim与Ucm。
因调速系统的关键性被控量为转速，因而需将转速负反馈组成的环视作外环，这可让电动机转速无误的跟随给定电压，再将电流负反馈生成的环视作内环，以让设备在最大电流节约下，使得整个转速过渡过程得到最佳控制。
整个双闭环直流调速系统工作原理图如下所示：图1双闭环直流调速系统工作原理从上图中双闭环直流调速系统工作原理图可知，电动机的转速与给定电压之间的关系紧密，且受给定电压影响，调速系统的速度调节器ASR的输入偏差电压即△usr=usn-ufn，ASR的输出电压usi可视作整个调节系统的给定信号，电流调节器的输入偏差电压计算公式即为△ucr=-usi+ufi，ACR的输出电压Uc可视作直流调速系统的控制电压。
在系统运行过程中，若控制电压Uc改变，就可直接影响触发器控制角α与系统运行时的输出电压Udo，进而改变和控制电动机的转速，可自由调节、改变其运行速度[1]。
2.双闭环转速、直流调速系统设计在调速系统中，若要保证转速与电流负反馈均各自发挥相应作用，就应在系统的正确位置处安装两个调节器，用以快速调节转速与电流，并将二者串联。
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告摘要：本文基于基本原理和方法，设计和仿真了一个单闭环直流调速系统。
首先介绍了直流电机调速的基本原理，然后根据系统要求，设计了控制系统的结构和参数，包括PID控制器的参数调整方法。
接下来使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，对系统的性能进行评估。
最后根据仿真结果对系统进行分析和总结，并提出了可能的改进方法。
关键词：直流电机调速、单闭环控制系统、PID控制器、仿真实验一、引言直流电机广泛应用于机械传动系统中，通过调节电机的电压和电流实现电机的调速。
在实际应用中，需要确保电机能够稳定运行，并满足给定的转速要求。
因此，设计一个高性能的直流调速系统至关重要。
本文基于单闭环控制系统的原理和方法，设计和仿真了一个直流调速系统。
首先介绍了直流电机调速的基本原理，然后根据系统要求，设计了控制系统的结构和参数，并采用PID控制器进行调节。
接着使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，并对系统的性能进行评估。
最后根据仿真结果对系统进行分析和总结，并提出了可能的改进方法。
二、直流电机调速的基本原理直流电机调速是通过调节电机的电压和电流实现的。
电压变化可以改变电机的转速，而电流变化可以改变电机的转矩。
因此，通过改变电机的电压和电流可以实现电机的调速。
三、控制系统设计和参数调整根据系统的要求，设计一个单闭环控制系统，包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于测量电机的转速，并将信息传递给控制器。
控制器根据测量的转速和给定的转速进行比较，并调节电机的电压和电流。
执行器根据控制器的输出信号来控制电机的电压和电流。
在本实验中，采用PID控制器进行调节。
PID控制器的输出信号由比例项、积分项和微分项组成，可以根据需要对各项参数进行调整。
调整PID控制器的参数可以使用试错法、频率响应法等方法。
四、系统仿真实验使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，建立直流调速系统的模型，并对系统进行性能评估。
双闭环直流调速系统的设计及其仿真
双闭环直流调速系统的设计及其仿真班级：自动化学号：姓名：目录1 前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1.1 课题研究的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31.2 课题研究的背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32 总体设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2.1 MATLAB 仿真软件介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2.2 设计目标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2.3 系统理论设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2.4 仿真实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92.5 仿真结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯103 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯124 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯131 前言1.1 课题研究的意义现代运动控制技术以各类电动机为控制对象，以计算机和其他电子装置为控制手段，以电力电子装置为弱电控制强电的纽带，以自动控制理论和信息处理理论为基础，以计算机数字仿真和计算机辅助设计为研究和开发的工具。
直调调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。
且直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义[1]。
1.2 课题研究的背景电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器, 电力电机技术的迅猛发展设计一个双闭环直流调速系统，利用晶闸管供电，整流装置采用三相桥式电路，调速范围 D=10，要求: 静差率；稳态无静差，电流超调量直流电动机数据：额定功率： 29.92KW ，额定电压： 220V ，额定电流： 136A ，额定转速： 1460r/m ， 允许过载倍数： 晶闸管装置放大系数： 电枢回路总电阻： 时间常数： 机电时间常数： 电磁时间常数 :电流反馈系数：转速反馈系数：转速反馈滤波时间常数： ，h=52.3 系统理论设计：在双闭环系统中应该首先设计电流调节器， 然后把整个电流环看作转速调节系统中 的一个内环节，再设计转速调节器。
基于Simulink的直流调速系统的设计与仿真毕业论文
基于Simulink的直流调速系统的设计与仿真摘要调速系统做为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统，随着生产工艺、产品质量要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。
当前控制系统已进入了计算机时代，在许多领域已实现了智能化控制。
直流调速系统凭借优良的调速特性，调速平滑、围宽、精度高、过载能力大、动态性能好、易于控制以及良好的起、制动性能等优点，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以研究直流调速系统有着十分必要和重要的意义。
本文以直流调速系统为主要研究对象，首先阐明了该课题研究的目的与意义，具体介绍了开环，单闭环和双闭环直流调速系统的设计和建立Matlab/Simulink 仿真模型的过程，得出转速及电流的仿真波形并与理想启动的转速及电流波形做对比。
分析并比较开环，单闭环和双闭环的优缺点。
关键词：直流调速系统；Simulink；开环；单闭环；双闭环DC SPEED CONTROL SYSTEM BASED ON SIMULINK DESIGN AND SIMULINKAbstractAs today's electric drive speed control system automatic control system of the most widely used system, with the production process, and continuously improve product quality requirements and production growth, making more and more production machinery required to achieve automatic speed . Current control system has entered the computer age, has been achieved in many areas of intelligent control. DC drive system with excellent speed characteristics, smooth speed, wide range, high precision, large overload capacity, good dynamic performance, easy to control and good starting and braking performance, etc., can meet the production process automation system each different kinds of specific operational requirements, the study DC speed control system has a very necessary and important. In this paper, DC speed control system as the main research object, first to clarify the purpose and significance of the research, specifically describes the open-loop, single-loop and double-loop DC speed control system design and build Matlab / Simulink simulation model of the process, too the speed and current simulation waveform and the ideal starting speed and current waveforms do comparison. Analyze and compare the open-loop, single loop and double loop advantages and disadvantages. Experimental results show that the simulation speedperformance with consistent theoretical derivation.Keywords: DC speed control system;Open-loop system;Single-loop system;Double-loop system目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2概述 (1)1.3论文容 (2)1.4本章小结 (2)2直流调速系统的理论基础 (3)2.1 Matlab/Simulink仿真软件 (3)2.2 直流调速的理论基础 (3)2.3 开环系统的电气原理 (6)2.4 单闭环系统的电气原理 (7)2.5 双闭环系统的电气原理 (8)2.6 本章小结 (8)3 调速系统的建模与仿真 (8)3.1 开环调速系统的建模与仿真 (9)3.1.1 开环建模过程 (9)3.1.2 开环系统的仿真 (12)3.2 单闭环调速系统的建模与仿真 (14)3.2.1 单闭环系统的建模 (14)3.2.2 单闭环系统的仿真 (16)3.3 双闭环调速系统的建模与仿真 (18)3.3.1 双闭环系统的建模 (18)3.3.2 双闭环系统的仿真 (20)3.4 本章小结 (22)4 结论与展望 (23)致 (24)参考文献 (25)1绪论1.1 课题背景现代化的工业过程中，几乎无处不使用电力传动装置，尤其是在石油，化工，冶金，轻工，机械等工业生产中对电动机的控制更是起着举足轻重的作用[1]。
直流调速系统设计与仿真外文翻译
Double Loop DC Speed Control System Description工学部专业自动化班级学号姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学北方科技学院2010年6月Double Loop DC Speed Control System DescriptionⅠ.system analysis and synthesis1．Analysis（1）In the speed and current dual closed-loop speed control system, in order to change the motor speed, what parameters should be regulating? Change speed regulator Kn magnification work? Power electronic converter to change the magnification factor Ks work? Change the speed of the feedback coefficient of work? To change the motor's stall current system should adjust the parameters of what?A: To change the motor speed, change speed regulator Kn magnification and power electronic converters will not work magnification factor Ks, stable when n = Un = Un *, so the only change in the value of a given coefficient of Un * and feedback before. To change the motor's stall current, only need to change the same value given Uim * and feedback coefficient, because the stability, Uim * = Idm, can be drawn from the type(2) Speed, the current double closed-loop speed control system when the steady-state operation, the two regulator input voltage and output voltage deviation is the number?A: The speed and current dual closed-loop speed control system when the steady-state operation, the two regulators are the input bias voltage is zero, by the formula n = Un = Un *, n = n; Uim * = Idm, Idm = Idl.(3) In the speed and current dual closed-loop speed control system, the two regulators are PI regulator. When the system is running with rated load, the speed feedback line suddenly disconnected, the system re-enter the steady-state, the current regulator is the input bias voltage to zero? Why?A: When the system is running with rated load, the speed feedback line suddenly disconnected, then Un = 0, = Un *- Un = Un *, so that Ui to reach Uim, 0, rate of increase in n, when the system after re-entering the steady-state , that is, Id = Idl, then, = Uim *- Idl 0, are no longer changes, changes in rotational speed n is no longer, but at this time than the rotational speed n at the time of the feedback line speed to break big.(4) Why is the speed with integral control system is not static poor?A: Speed regulator integral system, to achieve non-static error is due to the characteristics of integral control regulator, that is, the accumulation of points and the role of memory.(5) Double-loop speed control system (PI), load changes, Idl> Idm, asked bicyclol speed control system ASR and ACR how-conditioning, the result?A: When the load changes, Idl> Idm, speed decreased rapidly, the current Id soon to Idm, and of limited amplitude, rapid rate of ASR saturation, ACR has been limiting conditions, to form a blocking phenomenon, long-running will damage the system.2. SystemSpeed regulator and current regulator in the Double Loop DC Motor Control System can be summarized as follows:(1). The role of speed regulatorSpeed regulator is a speed control system of the dominant regulator, which allows speed n will soon change with a given voltage Un * changes in steady-state speed error can be reduced, if the PI regulator can achieve the non-static error.1) The effect of load changes in the role of anti-disturbance.2) The output amplitude of the decision limit the maximum allowable motor current.(2) The role of current regulator1) As a regulator of the inner ring, outer ring at the speed of the adjustment process, it makes the current closely followed the given voltage Ui * (that is, the outer ring modulator output) changes.2) Fluctuations in voltage from the role of disturbance rejection in time.3) The speed of the dynamic process of ensuring that the maximum allowable motor current, thereby speeding up the dynamic process.4) When the motor overload or stall when the armature current limit of the maximum, automatic protection from the role of acceleration. Once the fault disappears, the system automatically return to normal. Yesterday, the role of the reliable operation is very important.Ⅱdouble-loop speed control system common faults analysis1.Introduction of a system(1). Double-loop speed control system components in Figure 1.1 Current loop: from the current regulator LT, trigger CF (input transformation for the CSR), silicon-controlled rectifier bridge, motor armature and current loop transform LB component. the speed of outer ring: the speed regulator from ST, current loop, such as link inertia, motor and load moment of inertia and the speed of transformationcomponents SB. in the double-loop speed control system, the speed of the decision loop of the running characteristics of the whole system and stability, and play a leading role, and to change the current ring plays the role of the internal structure of the system is dependent, but since it is as a whole to participate in the closed-loop speed to the speed of a direct impact on the work of the closed-loop, it must first good debugging current loop, and then testing the speed of outer ring, so that the whole system has good dynamic performance.(2). Double-loop speed control system of the typical working condition1) Start (or the speed):ST in the start-up process has been saturated, so that the speed of this loop in the equivalent open-loop state. System only in the constant current loop under the regulation to ensure the motor at a constant current of the maximum allowable under the start-up.Figure 1 double-loop speed control system structure2) slow down (or stop):ST at this time to reach the output amplitude of the reverse limit. Main circuit current by the bridge is reduced to zero after the inverter. LT and CSR output will soon reach the maximum reverse. CF pulse output to reach βmin, current loop for open-loop. motor torque under deceleration until the motor speed close to the given new value, current loop and speed loop one after another into the closed-loop work, motor in the new value of a given run .3) Grid voltage fluctuation: This motor because of the larger moment of inertia, which caused the first change in armature current, ST output also did not change the effect of current loop, LT rapidly changing the output so that angle α be adjusted quickly, so the impact on the speed .4）Small changes in load: in the operation, load changes, will cause the motor speed deviation from the given value. speed up the recovery process and the aforementioned speed (or deceleration) is similar to the process.2. Common Fault Analysis and Processing(1) The normal supply voltage, thyristor rectifier output waveform arrhythmia caused by this phenomenon is due to trigger sawtooth slope caused inconsistency. Sawtooth slope adjust potentiometer, the output waveform uniformity could be achieved. in the adjustment process to strike a balance between Qi, this point should be paid attention to the actual debugging.(2) DC Motor Analysis of mechanical properties of soft thyristor DC motor system, when the current intermittent mechanical properties when the first no-load speed is characterized by high ideals, and the second is characterized by mechanical properties of soft . The so-called mechanical features soft, that is, small changes in load will cause great changes in speed. oscilloscope to observe when using the bridge rectifier output waveform, one may find that missing relative. at this time need to check whether the trigger has pulse output, fast whether the fuse melting, whether the breakdown or thyristor circuit, synchronous transformer is damaged, whether the lack of power. to identify the problems, can be resolved.(3) The speed of the speed of instability caused by many factors of instability:1) Electric guns are not firmly fixed or with the host of different axis .2) The parameters of the speed regulator inappropriate. Respond to the dynamic parameters to adjust (change the ratio of integral parameters ) .3) Of a speed control system there are(or bad)4) May be caused as a result of interference. should be found to interfere with the reasons for taking anti-jamming measures.(4) A little to the set rated motor speed is higher than that should first check whether it is normal for the external control system, such as outside the normal control system, it may be given points, speed regulator, current regulator, such as caused by link failure. Should be cut off the main circuit power supply, only the control system to the electricity, not a given in the case, testing each of the key points (such as the current regulator, voltage regulator, etc. of the potential. and then given together with the former to one by one after each of the key points to check the potential changes, you can find out the fault lies.(5) Bridge rectifier output voltage is not high stressed1) the speed regulator and current regulator limiter too small, should be liberalizedin accordance with appropriate amplitude threshold .2) than the speed feedback signal, in that they can reduce the rate of appropriate feedback signals.(6) To the timing system still in the absence of low-speed operation (that is, the phenomenon of emergence of reptiles) This is because the system of "zero drift" caused by. When the input signal is zero, the output voltage by the input amplification stage of the offset potentiometer decisions can be offset by adjusting the potential allows α = 90 °, at this time to zero output voltage rectification system, the electrical will not crawl.(7) With a given system can not runShould first check whether it is normal for the external control system, such as outside the normal control system, it may be given points, speed regulator, current regulator, such as caused by link failure. Shall be cut off main circuit power supply, only the control system to the electricity, not Add the given circumstances, the key points of each test (such as the current regulator, voltage regulator, etc.) of the potential. and then combined with a given, after the previous one by one to each of the key points to check the potential changes, that is, where to find fault.(8) Lack of control accuracy in the distributor for a given run-time external control often requires precision sufficient parking in order to work properly. If poor precision parking, you can adjust the speed of the appropriate regulator of the PI link, generally by reducing the the ratio of the integral part of efforts to get satisfactory results.(9) Reversible system oscillation1) open-loop system in the state (the main circuit disconnect) the oscillation can be changed at this time given the previous inspection to the key points of the potential changes. If a given unchanged, but the potential is still a point of change, here is the crux of .2) system in the state when the closed-loop oscillation, in which case in order to ensure the safety of the electrical load should be replaced by the general resistance of the load, if there is no suitable resistance box which can be used in place of the two electric sub-series. inspection methods and similar open-loop, focusing on the link to check is: given points, level detection, operation control, such as the speed regulator. oscillations are often caused as a result of operational amplifiers, such as damage to electroniccomponents , system parameters caused by improper, according to the specific circumstances, properly addressed.双闭环直流调速系统的说明一、系统分析与综合1.系统分析（1）在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？改变转速调节器的放大倍数Kn行不行？改变电力电子变换器的放大系数Ks 行不行？改变转速反馈系数∂行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？答：若要改变电动机的转速，改变转速调节器的放大倍数Kn和电力电子变换器的放大系数Ks都不行，稳定时∂n=Un=Un*,所以只有改变给定值Un*和反馈系数∂才行。
直流电动机开环调速系统仿真
直流电动机开环调速系统仿真随着电动机在工业、交通等领域的广泛应用，开发一种高效可靠的电动机控制系统对于提高整个工业的精度和效率至关重要。
其中，直流电动机开环调速系统是电动机控制系统中的一种基础环节，其使得直流电动机能够以合适的速度运行，完成工作任务。
一、调速系统的基本原理1. 直流电动机的基本结构与原理直流电动机由定子、转子、刷子、通电电源四个基本部分组成，其中，定子上包覆绕组，绕组所带的电流受到直流电源的控制，与转子上的永磁体受到的作用力相互作用，产生电动力和电磁力，从而使转子旋转。
2. 直流电动机的调速根据直流电动机的转矩-速度特性曲线可知，直流电动机的转速与电极数、电流和电磁力等因素密切相关。
因此，通过控制直流电动机的电流大小，可以达到调节直流电动机转速的目的。
直流电动机开环调速系统主要由电动机本体、电流传感器、减速器以及驱动器等基本组成部分组成。
其中，电流传感器用于检测电动机电流的大小，而驱动器则输出一定的电压或电流，控制直流电动机的运行。
二、仿真实现1. 基本仿真模型基于MATLAB/Simulink软件建立的直流电动机开环调速系统仿真模型主要由瞬时电压、转速检测、控制逻辑、直流电机、直流电阻负载以及电流检测等组成，实时进行电磁转矩的计算，最终得到直流电机的运动状态，从而实现调速功能。
2. 仿真分析通过此仿真模型，我们可以得到直流电动机的运行状态，理解不同负载下的转矩-转速特性曲线以及电流在不同转速下的变化，从而通过调节电流、电压等参数，以达到理想的调速效果。
三、结论直流电动机的开环调速系统是一个重要的电动机控制系统组成部分，其能够有效地提高电动机的自动控制能力，大大提升了直流电动机的工作效率和精度。
本文通过介绍直流电动机调速系统的基本原理和仿真实现，为电动机控制系统研究和开发提供了参考和借鉴，对推动整个行业智能化和自动化发展具有重要意义。
基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真
基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真直流电机双闭环调速系统是一种常见的控制系统，常用于工业生产中对电机速度的精确控制。
本文将基于MATLAB软件进行直流电机双闭环调速系统的设计与仿真，包括系统设计、参数设置、控制策略选择、系统仿真以及性能分析等方面。
文章将以1200字以上的篇幅进行详细阐述。
一、系统设计直流电机双闭环调速系统由速度环和电流环构成。
速度环控制系统的输入为速度设定值和电机实际速度，输出为电机期望电压；电流环控制系统的输入为速度环输出的电压和电机实际电流，输出为电机实际电压。
通过控制电机的期望电压和实际电压，达到对电机速度的调控。
二、参数设置在进行系统仿真之前，需要确定系统中各个参数的值。
包括电机的额定转矩、额定电压、电感、电阻等参数，以及控制环节的比例增益、积分增益、微分增益等参数。
这些参数的选择会影响系统的稳定性和动态性能，需要根据实际情况进行调整。
三、控制策略选择常见的控制策略包括PID控制、PI控制、PD控制等。
在直流电机双闭环调速系统中，可以选择PID控制策略。
PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节组成，可以提高系统的稳定性和响应速度。
四、系统仿真在MATLAB中进行直流电机双闭环调速系统的仿真，可以使用Simulink模块进行搭建。
根据系统设计和参数设置，搭建速度环和电流环的控制器，连接电机实际速度和电机实际电流的反馈信号，输入速度设定值和电机期望电流，输出电机期望电压。
通过仿真可以得到系统的动态响应曲线，评估系统的性能。
五、性能分析在仿真结果中，可以分析系统的静态误差、超调量、调整时间等指标，评估系统的控制性能。
通过参数调整和控制策略更改等方式，可以优化系统的控制性能，使系统达到更好的调速效果。
总结：本文基于MATLAB软件对直流电机双闭环调速系统进行了设计与仿真。
通过系统设计、参数设置、控制策略选择、系统仿真以及性能分析等步骤，可以得到直流电机双闭环调速系统的动态响应曲线，并通过参数调整和控制策略更改等方式，优化系统的控制性能。
直流调速系统设计
目录摘要 (2)第一章设计内容及要求 (3)1.1设计内容 (3)1.2设计要求 (3)1.3设计参数 (3)第二章直流电动机调速系统 (4)2.1 直流电动机的工作原理 (4)2.2 直流电动机的起动与调速 (5)2.2.1 直流电动机的启动 (5)2.2.2 直流电动机速度的调节 (5)2.3 转速控制的要求和调速指标 (6)2.4 开环调速系统及其存在的问题 (7)第三章双闭环直流调速系统设计 (8)3.1系统的组成 (8)3.2系统的原理图 (9)3.3启动过程分析 (9)3.4系统的稳态结构框图和静特性 (10)3.4.1系统稳态结构图 (10)3.4.2系统静特性 (11)3.5 各变量稳态工作点和稳态参数的计算 (12)3.6双闭环直流调速系统的动态结构图 (13)3.7调节器的设计 (13)3.7.1电流调节器的设计 (13)3.7.2转速调节器的设计 (16)3.7.3 双闭环调速系统的开环传递函数 (19)第四章直流电动机双闭环调速系统的仿真 (20)4.1 MA TLAB简介 (20)4.1.1 MA TLAB语言 (20)4.1.2 SIMULINK仿真工具 (20)4.2 双闭环调速系统的仿真 (21)4.2.1系统的建模与参数设置 (21)4.3 仿真结果输出与分析 (22)4.3.1 仿真结果输出 (22)4.3.2仿真结果分析 (23)第五章设计总结及心得 (24)参考文献 (25)摘要直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内实现平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。
随着交流调速系统的快速发展，并且直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，是研究其它调速系统的基础。
从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型，而各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的拖动控制系统。
基于Simulink的直流调速系统仿真及参数优化
基于Simulink的直流调速系统仿真及参数优化直流调速系统是一种经典的电机控制系统，其常见应用于电机的调速、转矩控制和位置控制等领域。
Simulink是一种广泛使用的仿真软件，可用于设计、分析和优化各种电控系统。
本文将介绍基于Simulink的直流调速系统仿真及参数优化。
步骤1：建立直流电机模型首先，在Simulink中建立直流电机模型，该模型将包含电机、电力电子模块、速度控制模块和反馈控制模块。
电机模型可以使用Simscape电气库或Simscape库中的电气模块进行建模，也可以手动建立电机模型。
在此，我们将采用Simscape电气库的电气模块进行建模。
步骤2：建立电力电子模块步骤3：建立速度控制模块速度控制模块用于实现电机的速度控制，可以采用基于PID控制器的反馈控制方法，也可以采用模型预测控制方法等高级控制方法。
在此，我们采用简单的PID控制器进行速度控制。
反馈控制模块用于将电机的实际转速与设定转速进行比较，并通过反馈电路对电机的控制信号进行调节。
在Simulink中，我们可以使用Simscape电气库中的传感器模块建立反馈控制模块。
步骤5：仿真分析在完成直流电机模型、电力电子模块、速度控制模块和反馈控制模块的建立后，我们可以进行仿真分析。
通过仿真，我们可以获得电机的转速、转矩、电流等参数，并进行分析和调试。
步骤6：参数优化在直流调速系统设计中，常常需要进行参数优化，以达到系统的最优性能。
首先，我们可以通过仿真分析的结果来确定系统的性能指标和优化目标；其次，我们可以采用优化算法，例如遗传算法、模拟退火算法、差分进化算法等，对系统的参数进行调节，以达到最优控制效果。
总结。
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1 毕 业 论 文 题 目： 带钢冷轧机直流调速系统设计与仿真
英文题目：The strip of cold rolling mill dc speed control system design and simulation
二零 年 月 日 1
摘 要 作为电力传动的主要动力设备，根据不同的工作要求，对转速有特殊限制来满足特定的生产需求。直流电动机控制性能好，加上双闭环调速的介入，使启动性能和抗干扰性能大大改善。做好双闭环调速系统的研究十分重要。 目前直流电动机的调速较多采用了电流和转速双闭环控制。且转速调节器采用了PI调节，既可以保证动态稳定，而且可以消除静态误差，另外通过引入电流截至负反馈还能限制电流冲击。电流和转速分开控制，从而得到了较好的动静态特性。 依据电流和转速两个调节器构成直流电动机双闭环调速系统，建立数学模型，分析启动过程和抗干扰调解过程，并依据要求设计电流调节器和转速调节器，在进行必要的硬件电路的设计与调试，最后运用MATLAB软件进行电流环和转速环的动作仿真。
关键词:双闭环；直流电动机调速；转速调节器；MATLAB 1
ABSTRACT
As the main motive power transmission equipment, according to the different requirements of speed limit, to meet the special needs of specific production. Dc motor control performance is good, plus double closed loop speed regulation, make start-up performance and anti-jamming performance improved. Do double closed loop speed regulation system of study is very important. Currently the dc current and speed is more USES double closed loop speed. And the speed regulator USES PI, can guarantee dynamic stability, and can eliminate static error, through introducing the current negative feedback can also limited by current shock. Current and speed control, separate to obtain better dynamic and static characteristics. According to the current and speed regulator constitute two dc double closed loop speed regulation system, the mathematical model is analyzed, and the anti-interference mediation process start-up process, and according to the requirements and the design of speed regulator, current regulator in the hardware circuit to the design and debug, finally using MATLAB software current loop and the movement speed loop simulation.
Key Words: double closed loop speed; DC current regulator; the speed regulator; MATLAB 目 录 绪论 ........................................................................................................................................................... 1 1.1 概述 ............................................................................................................................................ 1 2冷轧机的概念................................................................................................................................. 2 2.1.1冷轧机简介 ....................................................................................................................... 2 2.1.2工作原理 ........................................................................................................................... 2 2.2直流调速系统的概述 .................................................................................................................. 2 2.2.2固有机械特性 ................................................................................................................... 3 2.2.3开环控制和闭环控制 ....................................................................................................... 3 2.3直流调速方式 .............................................................................................................................. 3 2.3.1研究背景................................................................................................................................. 3 2.4我国冷轧的发展历史 .................................................................................................................. 4 2.4.1应用现代控制理论 ........................................................................................................... 4 2.4.2采用总线技术 ................................................................................................................... 4 2.4.3内含嵌入式操作系统的控制器正在进入电动机控制领域 ........................................... 4 2.5冷轧机的发展 .............................................................................................................................. 5 2.7 本课题采用的技术方案及技术难点 ......................................................................................... 6 3 系统总体方案 ....................................................................................................................................... 7 3.1 三相桥式整流电源 ..................................................................................................................... 7 3.2 整流装置的放大系数和传递函数 ............................................................................................. 8 3..3 稳态结构框图和静态特性 ...................................................................................................... 10 3..3.1 转速调节器不饱和 ....................................................................................................... 10 3..3.2 转速调节器饱和 ........................................................................................................... 11 3.4 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 ................................................................................... 11 4 电流和转速调节器的设计与选择 ...................................................................................................... 13 4.1 双闭环调速系统数学模型的建立 ......................................................................................... 13 4.1.1 电流环结构的简化 ........................................................................................................ 13 4.1.2 确定时间常数 .............................................................................................................. 14 4.2 转速调节器的设计 ................................................................................................................. 14 4.3 确定时间常数 ........................................................................................................................... 16 4.4 选择转速调节器结构与参数 ................................................................................................. 16 5 双闭环调速系统仿真 .......................................................................................................................... 18 5.1概述 ........................................................................................................................................... 18 5.2 系统动态结构的MATLAB仿真 ............................................................................................ 18 5.3 仿真模型的建立 ....................................................................................................................... 20 5.4 系统的整体结构的仿真 ........................................................................................................... 21 5.5流电压源模块对话框 ................................................................................................................ 22 5.6仿真图形.................................................................................................................................... 24 总 结 ..................................................................................................................................................... 26 致 谢 ..................................................................................................................................................... 27 参考文献 ................................................................................................................................................. 28