基于Matlab的单闭环直流调速系统课程设计.pdf

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1、基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速的单闭环直流调速系统课程设计系统课程设计基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统目目录录一、摘要一、摘要 2 2二、总体方案设计二、总体方案设计 3 31 1、控制原理、控制原理2 2、控制结构图、控制结构图三、参数计算三、参数计算5 51 1、静态参数设计计算、静态参数设计计算2 2、动态参数设计计算、动态参数设计计算四、稳定性分析四、稳定性分析8 81 1、基于经典自控理论得分析、基于经典自控理论得分析2 2、利用、利用 MATLABMATLAB 辅助分析辅助分析A A、利用根轨迹分析、利用根轨迹分析B

2、 B、在频域内分析、在频域内分析奈氏曲线：奈氏曲线：bodebode 图图利用单输入单输出仿真工具利用单输入单输出仿真工具箱分析箱分析用用 SimulinkSimulink 仿真仿真五、系统校正五、系统校正14141 1、系统校正的工具、系统校正的工具2 2、调节器的选择、调节器的选择3 3、校正环节的设计、校正环节的设计4 4、限流装置的选择、限流装置的选择2/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统六、系统验证六、系统验证15151 1、分析系统的各项指标、分析系统的各项指标2 2、单位阶跃响应、单位阶跃响应3 3、SimulinkSimulink

3、仿真系统验证系统运行情况仿真系统验证系统运行情况七、心得体会七、心得体会2020八、参考文献八、参考文献2020一、摘一、摘要要运动控制课是后续于自动控制原理课的课程，运动控制课是后续于自动控制原理课的课程，是更加接近本专业实现应用是更加接近本专业实现应用的一门课程。的一门课程。直流电动机具有良好的起、直流电动机具有良好的起、制动性能，制动性能，宜于在大范围内平滑调速，宜于在大范围内平滑调速，在许多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。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。由于直流拖动控由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，制系统在理论上和实践上

4、都比较成熟，而且从控制的角度来看，而且从控制的角度来看，它又是交流拖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。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。本设计首先进行总体系统设计，本设计首先进行总体系统设计，然后确定各个参数，然后确定各个参数，当明确了系统传函之当明确了系统传函之后，再进行稳定性分析，在稳定的基础上，进行整定以达到设计要求。后，再进行稳定性分析，在稳定的基础上，进行整定以达到设计要求。另外，另外，设计过程中还要以设计过程中还要以 matlabmatlab 为工具，为工具，以求简明直观而方便快捷的设以求简明直观而方便快捷的设计过

5、程。计过程。3/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统二、总体方案设计二、总体方案设计1 1、控制原理、控制原理根据设计要求，所设计的系统应为单闭根据设计要求，所设计的系统应为单闭环直流调速系统，选定转速为反馈量，采用环直流调速系统，选定转速为反馈量，采用变电压调节方式，实现对直流电机的无极平变电压调节方式，实现对直流电机的无极平滑调速。滑调速。所以，设计如下的原理图：所以，设计如下的原理图：4/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统图图 1 1、单闭环直流调速系统原理图、单闭环直流调速系统原理图转速用与电动机

6、同轴相连的测速电机产转速用与电动机同轴相连的测速电机产生的正比于转速的电压信号反馈到输入端，生的正比于转速的电压信号反馈到输入端，5/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统再与给定值比较，再与给定值比较，经放大环节产生控制电压，经放大环节产生控制电压，再通过电力电子变换器来调节电机回路电再通过电力电子变换器来调节电机回路电流，达到控制电机转速的目的。流，达到控制电机转速的目的。这里，电压放大环节采用集成电路运算这里，电压放大环节采用集成电路运算放大器实现，主电路用晶闸管可控整流器调放大器实现，主电路用晶闸管可控整流器调节对电机的电源供给。节对电机的电源

7、供给。所以，更具体的原理图如下：所以，更具体的原理图如下：图图 2 2、单闭环直流调速系统具体原理图、单闭环直流调速系统具体原理图2 2、控制结构图、控制结构图有了原理图之后，把各环节的静态参数有了原理图之后，把各环节的静态参数用自控原理中的结构图表示，就得到了系统用自控原理中的结构图表示，就得到了系统的稳态结构框图。的稳态结构框图。6/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统图图 3 3、单闭环直流调速系统稳态结构框图、单闭环直流调速系统稳态结构框图同理，用各环节的输入输出特性，即各同理，用各环节的输入输出特性，即各环节的传递函数，表示成结构图形式，就

8、得环节的传递函数，表示成结构图形式，就得到了系统的动态结构框图。到了系统的动态结构框图。由所学的相关课程知：放大环节可以看成纯由所学的相关课程知：放大环节可以看成纯比例环节，电力电子变换环节是一个时间常比例环节，电力电子变换环节是一个时间常数很小的滞后环节，这里把它看作一阶惯性数很小的滞后环节，这里把它看作一阶惯性环节，而额定励磁下的直流电动机是一个二环节，而额定励磁下的直流电动机是一个二阶线性环节。阶线性环节。所以，可以得到如下的框图：所以，可以得到如下的框图：7/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统图图 4 4、单闭环直流调速系统动态结构框图、单

9、闭环直流调速系统动态结构框图三、参数计算三、参数计算设计完系统框图，就可以用已知的传递设计完系统框图，就可以用已知的传递函数结合设计要求中给定的参数进行对系统函数结合设计要求中给定的参数进行对系统静态和动态两套参数的计算。以便于后续步静态和动态两套参数的计算。以便于后续步骤利用经典控制论对系统的分析。骤利用经典控制论对系统的分析。为了方便以下的计算，每个参数都采用为了方便以下的计算，每个参数都采用统一的符号，这里先列出设计要求中给出的统一的符号，这里先列出设计要求中给出的参数及大小：参数及大小：电动机：电动机：P PN N=10kw U=10kw UN N=220v I=220v IdNdN=

10、55A=55An nN N=1000rpm R=1000rpm Ra a=0.5=0.5晶闸管整流装置：二次线电压晶闸管整流装置：二次线电压 E E2l2l=230v=230vK Ks s=44=448/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统主回路总电阻：主回路总电阻：R=1R=1测测速速发发电电机机：P PNcNc=23.1kw=23.1kwU UNcNc=110v=110vI IdNdN=0.21A n=0.21A nNcNc=1900rpm=1900rpm系统运动部分：飞轮矩系统运动部分：飞轮矩 GDGD2 2=10Nm=10Nm2 2电枢回路总

11、电感量：要求在主回路电流电枢回路总电感量：要求在主回路电流为额定值为额定值 1010时，电流仍连续时，电流仍连续生产机械：生产机械：D=10 sD=10 s5 51 1、静态参数设计计算、静态参数设计计算A A、空载到额定负载的速降、空载到额定负载的速降n nN N由公式：由公式：nNsD nN(1s)（其中（其中 D D，s s 已知）已知）得：得：n n5.26rpm5.26rpmN NB B、系统开环放大倍数、系统开环放大倍数 K K由公式：由公式：UN IdNRaRIdCe（由公式（由公式可算出可算出 C Ce e=0.1925Vmin/r=0.1925Vmin/r）n nNCe(1

12、K)得：得：K=53.3K=53.3C C、测速反馈环节放大系数、测速反馈环节放大系数 a a9/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统设：测速发电机电动势系数设：测速发电机电动势系数=U UNcNc/n nNcNc=0.0579=0.0579Vmin/rVmin/r测速发电机输出电位器测速发电机输出电位器 RPRP2 2分压系数分压系数 a a2 2根据经验，人为选定根据经验，人为选定 a a2 2=0.2=0.2则则 a=Ca=Cecec a a2 2=0.01158=0.01158注：注：1 1、a a2 2正确性的验证：正确性的验证：反馈通道的

13、输出用于和给定比较，参反馈通道的输出用于和给定比较，参照图照图 3 3 的标注，的标注，U Un n略小于略小于 U Un n即可，即可，当当 a a2 2=0.2=0.2 时，时，U Un n=11.58v=11.58v 满足要求满足要求（图（图 1 1中，中，3 3 为为-，2 2 为为+，7 7 要求要求+，也可验证），也可验证）2 2、RPRP2 2的选择主要从功耗方面考虑，以的选择主要从功耗方面考虑，以不致过热为原则。不致过热为原则。D D、运算放大器的放大系数、运算放大器的放大系数 K Kp pC由公式由公式（其中即（其中即 a a）eK KpKsK Kp p20.1420.14取

14、取 K Kp p=21=21（若向小方向取，（若向小方向取，可能影响快速性，可能影响快速性，由于后加限幅电路，略大无妨）由于后加限幅电路，略大无妨）10/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统此处的近似，使此处的近似，使 k k 由由 53.353.3 变为变为 55.5855.582 2、动态参数设计计算、动态参数设计计算在经典控制论中，动态分析基于确定系在经典控制论中，动态分析基于确定系统的传函，所以要求出传函并根据已知求的统的传函，所以要求出传函并根据已知求的传函中的未知参数，再用劳斯判据得出系统传函中的未知参数，再用劳斯判据得出系统稳定性，在稳

15、定的基础上再加校正以优化系稳定性，在稳定的基础上再加校正以优化系统，使稳、准、快指标平衡在要求范围内的统，使稳、准、快指标平衡在要求范围内的值上。值上。由图由图 4 4，得系统开环传函，得系统开环传函W(s)K(Tss1)(TmTls2Tms1)其中其中,T,Ts s晶闸管装置滞后时间常数晶闸管装置滞后时间常数T Tm m机电时间常数机电时间常数 T Tl l：电磁时间常数：电磁时间常数1 1主电路电感值主电路电感值L L根据要求在主回路电流为额定值根据要求在主回路电流为额定值1010时，电流仍连续。时，电流仍连续。11/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流

16、调速系统结合抑制电流脉动的措施中关于结合抑制电流脉动的措施中关于 L L 的讨的讨论，得：论，得：公式：公式：电压）电压）得：得：L=0.017HL=0.017H2 2其他未知参数计算其他未知参数计算对于三相桥式整流电路，晶闸管装置的滞后对于三相桥式整流电路，晶闸管装置的滞后12/37L 0.693U2IdminU2其中，整流变压器副边额定相电压（二次相其中，整流变压器副边额定相电压（二次相U2l230132.8V33Tl电磁时间常数电磁时间常数GD2R101.0Tm 0.075s375CeCm3750.1925300.1925L0.017 0.017sR1.0机电时间常数机电时间常数基于基于

17、 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统时间常数为时间常数为T T =0.00167 s=0.00167 ss s系统传函为：系统传函为：55.58W（s）（0.00167s1）（0.001275s20.075s1）四、稳定性分析四、稳定性分析稳定是系统首要的条件，一切的分析只有建稳定是系统首要的条件，一切的分析只有建立在稳定的基础上才有意义。立在稳定的基础上才有意义。1 1、基于经典自控理论得分析、基于经典自控理论得分析根据系统闭环传函根据系统闭环传函13/37KpKs/CeKpKs(Tss 1)(TmTls2Tms 1)Ce(1 K)Wcl(s)KpKs/CeT

18、mTlTs3Tm(TlTs)2TmTs1s s s 1(Tss 1)(TmTls2Tms 1)1 K1 K1 K基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统特征方程特征方程应用三阶系统的劳斯应用三阶系统的劳斯-赫尔维茨判据，赫尔维茨判据，系统稳系统稳定的充分必要条件是定的充分必要条件是代入整理得：代入整理得：Tm(TlTs)TmTsTmTlTs 01 K1 K1 KTmTlTs3Tm(TlTs)2TmTss s s1 01 K1 K1 Ka0 0，a1 0，a2 0，a3 0，a1a2a0a3 0(TlTs)(TmTs)(1 K)TlTs或或所以：所以：Tm(T

19、lTs)Ts2K TlTs把所得参数代入把所得参数代入Tm(TlTs)Ts2K 49.4TlTs就是说，就是说，k k 小于小于 49.449.4 系统才稳定。系统才稳定。14/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统但是，按稳态调速性能指标要求计算出的要但是，按稳态调速性能指标要求计算出的要K K53.353.3它们是矛盾的。它们是矛盾的。所以，当前的系统是不满足要求的。所以，当前的系统是不满足要求的。2 2、利用、利用 MATLABMATLAB 辅助分析辅助分析设计使用设计使用 MATLABMATLAB 版本：版本：7.2.0.2327.2.0.23

20、2（R2006aR2006a）【SimulinkSimulink V7.2 V7.2Control SystemControl SystemToolboxToolbox V7.0 V7.0】A A、利用根轨迹分析、利用根轨迹分析系统传函可化为系统传函可化为w=26123577/(s+20.4)*(s+38.5)*(s+600)w=26123577/(s+20.4)*(s+38.5)*(s+600)此处对原传函稍作近似，把原传函此处对原传函稍作近似，把原传函 s s 系数由系数由 0.0012750.001275 近似为近似为 0.0012750.001275，即可得到本传函，即可得到本传函 2

21、 21 1化成化成LTILTI 标准型传函标准型传函程序：程序：k=26123577;k=26123577;d=conv(conv(1d=conv(conv(120.4,120.4,138.5),138.5),1600);-600);-卷积函数卷积函数15/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统s1=tf(k,d)s1=tf(k,d)-化成化成 LITLIT 标准型函数标准型函数运运 行行 结结求零极点：求零极点：2 2果：果：程序：程序：num=2.612e007;num=2.612e007;den=1den=12.659e007;2.659e007

22、;z,p,k=tf2zp(num,den)z,p,k=tf2zp(num,den)-16/37658.9658.93.613e0043.613e004基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统-解出零极点解出零极点运行结果运行结果:显然，显然，在虚轴右半面有在虚轴右半面有系统不稳定系统不稳定绘制根轨迹绘制根轨迹:3 3极点极点程序：程序：k=26123577;k=26123577;d=conv(conv(1d=conv(conv(1600);600);17/3720.4,120.4,138.5),138.5),1基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流

23、调速系统的单闭环直流调速系统s1=tf(k,d);s1=tf(k,d);rlocus(s1)rlocus(s1)-绘绘制制根根轨轨迹迹函数函数运行结果运行结果:上上 图图 右右点放大图点放大图从根轨迹图上很直观地看到位于在虚轴右半从根轨迹图上很直观地看到位于在虚轴右半18/37下方极下方极基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统面有极点，系统不稳定。面有极点，系统不稳定。B B、在频域内分析、在频域内分析奈氏曲线：奈氏曲线：1 1程序：程序：k=26123577;k=26123577;d=conv(conv(1d=conv(conv(1600);600);2

24、0.4,120.4,138.5),138.5),1s1=tf(k,d);s1=tf(k,d);figure(1);figure(1);nyquist(s1)nyquist(s1)19/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统运行结果：运行结果：2 2bodebode 图图程序：程序：k=26123577;k=26123577;d=conv(conv(1d=conv(conv(138.5),1 600);38.5),1 600);20/3720.4,120.4,1基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统s1=tf(k,d

25、);s1=tf(k,d);figure(1);figure(1);bode(s1);bode(s1);margin(s1);margin(s1);gridgrid运行结果：运行结果：21/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统所得参数：所得参数：3 3利用单输入单输出仿真工具箱分析利用单输入单输出仿真工具箱分析rltoolrltool 和和 sisotoolsisotool 命令都能调用单输入命令都能调用单输入单输出仿真程序，单输出仿真程序，只是只是 rltoolrltool 仅通过根轨迹仅通过根轨迹来分析，来分析，sisotoolsisotool 还

26、包括还包括 bodebode 图。图。菜菜 单单DesignsDesignsEditEditcompensatorcompensator可可 修修 改改增益，修改的值为当前增益，修改的值为当前增益的倍数（图增益的倍数（图 5 5）。图图5 522/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统图图 6 6K=21K=21 时的阶跃响应时的阶跃响应：图：图 6 6菜单菜单 toolstools 下可以直接调出输出波形，可见下可以直接调出输出波形，可见系统振荡（图系统振荡（图 7 7）。图图 7 723/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统

27、的单闭环直流调速系统4 4用用SimulinkSimulink 仿真仿真图图 8 Simulink8 Simulink 仿真连接图仿真连接图输出示波器波形：很明显系统振荡输出示波器波形：很明显系统振荡（由于没加限幅，（由于没加限幅，电流早已过大，电流早已过大，电机已毁，电机已毁，实际中是不存在的）实际中是不存在的）24/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统图图 9 9、当前系统输出曲线、当前系统输出曲线五、系统校正五、系统校正为了满足要求，还保证系统的稳定性，一般为了满足要求，还保证系统的稳定性，一般采用加调节器校正的方法来整定系统。采用加调节器校正

28、的方法来整定系统。1 1、系统校正的工具、系统校正的工具在设计校正装置时，主要的研究工具是在设计校正装置时，主要的研究工具是BodeBode 图，即开环对数频率特性的渐近线。它图，即开环对数频率特性的渐近线。它的绘制方法简便，可以确切地提供稳定性和的绘制方法简便，可以确切地提供稳定性和25/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统稳定裕度的信息，而且还能大致衡量闭环系稳定裕度的信息，而且还能大致衡量闭环系统稳态和动态的性能。因此，统稳态和动态的性能。因此，BodeBode 图是自动图是自动控制系统设计和应用中普遍使用的方法。控制系统设计和应用中普遍使用的

29、方法。伯德图与系统性能的关系伯德图与系统性能的关系中中频频段段以以-20dB/dec-20dB/dec 的的斜斜率率穿穿越越0dB0dB，而且这一斜率覆盖足够的频带，而且这一斜率覆盖足够的频带宽度，则系统的稳定性好；宽度，则系统的稳定性好；截止频率截止频率（或称剪切频率）（或称剪切频率）越高，越高，则则系统的快速性越好；系统的快速性越好；低频段的斜率陡、低频段的斜率陡、增益高，增益高，说明系统说明系统的稳态精度高；的稳态精度高；高频段衰减越快，高频段衰减越快，即高频特性负分贝即高频特性负分贝值越低，值越低，说明系统抗高频噪声干扰的说明系统抗高频噪声干扰的能力越强。能力越强。26/37基于基于

30、MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统相角裕度相角裕度 和以分贝表示的增益裕度和以分贝表示的增益裕度 Gm Gm。一般要求：一般要求：=30=306060GM 6dBGM 6dB实际设计时，一般先根据系统要求的动实际设计时，一般先根据系统要求的动态性能或稳定裕度，确定校正后的预期对数态性能或稳定裕度，确定校正后的预期对数频率特性，与原始系统特性相减，即得校正频率特性，与原始系统特性相减，即得校正环节特性。具体的设计方法是很灵活的，有环节特性。具体的设计方法是很灵活的，有时须反复试凑，才能得到满意的结果。时须反复试凑，才能得到满意的结果。2 2、调节器的选择、调节器的

31、选择P P 调节器：采用比例（调节器：采用比例（P P）放大器控制的）放大器控制的直流调速系统，可使系统稳定，并有一定的直流调速系统，可使系统稳定，并有一定的稳定裕度，同时还能满足一定的稳态精度指稳定裕度，同时还能满足一定的稳态精度指标。但是，带比例放大器的反馈控制闭环调标。但是，带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统。速系统是有静差的调速系统。I I 调节器：采用积分调节器，当转速在调节器：采用积分调节器，当转速在27/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统稳态时达到与给定转速一致，系统仍有控制稳态时达到与给定转速一致，系统仍有控制信号

32、，信号，保持系统稳定运行，保持系统稳定运行，实现无静差调速。实现无静差调速。PIPI 调节器：比例积分控制综合了比例控调节器：比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，又克服了各制和积分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点，扬长避短，互相补充。比例部分自的缺点，扬长避短，互相补充。比例部分能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除能迅速响应控制作用，积分部分则最终消除稳态偏差。稳态偏差。3 3、校正环节的设计、校正环节的设计根据经验并验证，根据经验并验证，本系统加本系统加 PIPI 调节器可调节器可满足要求，调节器的传函为：满足要求，调节器的传函为：用用 SimulinkSimulin

33、k 仿真仿真:电机环节经分电机环节经分解，解，可等效成：可等效成：28/37Wpi(s)0.049s10.088s基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统SimulinkSimulink 中创建的模型：中创建的模型：转转速速波形：波形：29/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统系统的阶跃响应：系统的阶跃响应：查看阶跃响应的菜查看阶跃响应的菜单单最大转速：最大转速：1130rpm1130rpm调节时间：调节时间：0.293s0.293s超调量：超调量：11.311.3图图 9 9、单位阶跃响应、单位阶跃响应由下图可见

34、，由下图可见，电枢电流峰值达到了电枢电流峰值达到了 250250 多安，多安，30/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统实际电机允许的瞬间最大电压为额定值的实际电机允许的瞬间最大电压为额定值的1.51.5 倍，倍，即即 82.5A82.5A，所以此系统还需加限流装所以此系统还需加限流装置。置。图图 1010、电机电枢电压及转速曲线、电机电枢电压及转速曲线4 4、限流装置的选择：、限流装置的选择：I Idbdbl l应小于电机允许的最大电流，一般取应小于电机允许的最大电流，一般取I Idbdbl l=（1.521.52）I IN N从调速系统的稳态性能

35、上看，希望稳态运行从调速系统的稳态性能上看，希望稳态运行范围足够大，截止电流应大于电机的额定电范围足够大，截止电流应大于电机的额定电流，一般取流，一般取 I Idcrdcr（1.11.21.11.2）I IN N31/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统本系统限流值应为：本系统限流值应为：82.5A82.5A六、系统验证六、系统验证1 1、分析系统的各项指标、分析系统的各项指标程序：程序：k=692670;k=692670;d=conv(conv(1 0,1 38.5),1 600);d=conv(conv(1 0,1 38.5),1 600);s1

36、=tf(k,d);s1=tf(k,d);mag,phas,w=bode(s1);mag,phas,w=bode(s1);figure(1);figure(1);margin(mag,phas,w);margin(mag,phas,w);sisotool(s1)sisotool(s1)仿真结果：仿真结果：32/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统其中：其中：即：增益余度即：增益余度:Gm=26.6dB:Gm=26.6dB幅值穿越频率：幅值穿越频率：c=152rad/secc=152rad/sec相角余度：相角余度：=54.5=54.5相角穿越频率：相角

37、穿越频率：g=25rad/secg=25rad/sec系统为系统为 1 1 型，速度误差系数：型，速度误差系数：Kv=Kv=25=252 2、SimulinkSimulink 仿真系统验证系统运行情况仿真系统验证系统运行情况系统可以作如下连接：系统可以作如下连接：33/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统给定：给定：11.5811.58图图 1111、单位阶跃响应、单位阶跃响应超调超调 15.2815.28峰值时间峰值时间 0.285s0.285s调节时间调节时间 0.5s0.5s可见，电机转速快速稳定在可见，电机转速快速稳定在 1000rpm100

38、0rpm，符合，符合要求。要求。34/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统至此，本设计基本结束。至此，本设计基本结束。35/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统七、心得体会七、心得体会通过对单闭环直流电机调速系统的全通过对单闭环直流电机调速系统的全面设计，复习和巩固了专业知识，使自己能面设计，复习和巩固了专业知识，使自己能更加熟练地运用自控理论分析和解决问题。更加熟练地运用自控理论分析和解决问题。设计过程中，涉及的设计过程中，涉及的 MATLABMATLAB 仿真技仿真技术，术，使自控原理中的各参数得以更直

39、观的反使自控原理中的各参数得以更直观的反映，更重要的是映，更重要的是 MATLABMATLAB 为系统设计与整为系统设计与整定提供了一个十分强大而简便的工具，定提供了一个十分强大而简便的工具，帮助帮助我们解决了复杂运算、测绘等问题，使设计我们解决了复杂运算、测绘等问题，使设计者更加集中精力解决相关的控制问题，者更加集中精力解决相关的控制问题，也使也使控制过程的脉络更加清晰。控制过程的脉络更加清晰。八、参考文献八、参考文献运动控制讲义运动控制讲义唐树森唐树森36/37基于基于 MatlabMatlab 的单闭环直流调速系统的单闭环直流调速系统电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统陈伯时陈伯时 机械工业出版社机械工业出版社自动控制原理自动控制原理胡寿松胡寿松科学出版社科学出版社自动控制原理的自动控制原理的 MATLABMATLAB 实现实现黄忠霖黄忠霖国防工业出版社国防工业出版社MATLABMATLAB 控制系统应用实例控制系统应用实例樊京樊京清华大学出版社清华大学出版社37/37