目 录

一、概述1

二、单闭环有静差调速系统3

三、系统方框图及各部分的作用4

1、系统方框图4

2、系统方框图各部分的作用4

四、系统动态结构图的建立4

1、系统动态结构图参数的设置9

2、系统动态性能分析10

3、系统稳定性能分析11

五、系统动态结构图的仿真12

六、系统的Bode图及分析13

1、系统的相位裕量13

2、系统的Bode图14

3、Bode图分析系统15

七、校正装置16

1、校正后系统的动态结构图17

2、校正后的系统动态性能分析22

3、校正后的系统稳态性能分析23

4、校正后系统的动态结构图的仿真24

5、校正后系统的Bode图25

6、校正后系统Bode图分析26

总结27

谢辞28

参考文献29

一、概述

在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。因此，调速技术一直是研究的热点。随着交流变频调速技术的发展，虽然直流调速一统天下的格局已被打破，但由于其具有良好的起动、制动、正反转及调速性能，目前在调速领域中仍占有一定地位，特别是一些对精度、快速性要求较高的场合，仍倍受亲睐。长期以来，直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。直流电动机在额定转速以下运行时，保持励磁电流恒定，可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速；在额定转速以上运行时，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。近几年来，科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。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。在对调速性能有较高要求的领域常利用直流电动机作动力,但直流电动机开环系统稳态性能不能满足要求,可利用速度负反馈提高稳态精度,而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的,为了消除系统的静差,可用积分调节器代替比例调节器 反馈控制系统的规律是要想维持系统中的某个物理量基本不变，就引用该量的负反馈信号去与恒值给定相比较，构成闭环系统。对调速系统来说，若想提高静态指标，就得提高静特性硬度，也就是希望转速在负载电流变化时或受到扰动时基本不变。要想维持转速这一物理量不变，最直接和有效的方发就是采用转速负反馈构成转速闭环调节系统。对于调速系统来说，输出量是转速，通常引入转速负反馈构成闭环调速系统。在电动机轴上安装一台测速发电动TG，引出与输出量转速成正比的负反馈电压Un，与转速给定电压进行比较，得到偏差电压，经过放大器A，产生驱动或触发装置的控制电压Uct，去控制电动机的转速，这就组成了反馈控制的闭环调速系统。图所示为采用晶闸管相控整流器供电的闭环调速系统，因为只有一个转速反馈环，所以称为单闭环调速系统。该系统由引出与输出量转速成正比的负反馈电压与转速给定电压进行比较得到偏差电压放大偏差电压，产生驱动或触发装置的控制电压控制电动机的转速，输出为电机的转速n。

首先绘出各环节的动态结构图，然后按信号的传递方向把各环节动态结构图连接起来，就构成了系统的动态结构图。

1、比较环节和速度调节器

如上图所示，根据运算放大器特性，有：

对上式进行拉普拉斯变换得：

回路中电流采用复阻抗的概念，即：、、

即：

化简得：

式中，为速度调节器比例系数。这里省略表示运算放大器输出与输入反相的符号。比例环节和速度调节器的方框图如下图所示：

图 3 比例环节和速度调节器的方框图

2、功率放大环节

忽略晶闸管整流电流的延迟时间常数，功率放大环节可视为无惯性放大环节，其输入、输出关系为：，式中为放大倍数。

3、电动机部分

他励电动机的等效电路图为：

图 4 他励电动机的等效电路图

其中分别为电枢电压、电流、电阻、电感各反电动势，电磁转矩，负载转矩，摩擦转矩。

(1)、确定输入、输出量

电枢电压为输入量，它控制电机转速变化，为负载转矩，作为电动机一个扰动量，电动机为输出量。

(2)、列写初始微分方程组

根据基尔霍夫定律和电动机工作原理得：

式中为反电动势系数，磁通为恒定时，为常数。

电机动力学方程式：

式中为电机飞轮惯性，为转矩系数

(3)、清除中间变量，将式子标准化

为简化方程，设，将代入式得

将式代入 式并整理得：

令电动机电磁时间常数：

电动机的机电时间常数：

则动机微分方程可化成：