中国矿业大学徐海学院

控制系统设计

姓 名： 聂钰涵 学 号：

专 业： 电气工程及其自动化

题 目： 双闭环直流调速系统设计

专 题： 控制系统设计

指导教师： 夏 帅

设计地点： 嘉园512 时 间： 2011年6月

20 11 年 6 月

I

控制系统设计任务书

专业年级 电气08-1 班 学号 学生姓名 聂钰涵

任务下达 日期： 2011 年 6月 2 日

2011 6 2 2011 7 6

设计日期： 年 月 日 至 年 月 日

设计题目：

双闭环直流调速系统设计

设计主要内容和要求：

直流调速系统凭借其优良的调速性能在现场中得到了广泛使用，虽然交流

电机得到了越来越多的使用，但直流调速系统的理论完全适用于交流电机调

速系统的设计。针对附录中提供的直流电机参数，进行直流电机调速系统的

设计。要求该直流电机调速系统调速范围宽、起制动性能好，具体设计内容

如下：

(1)调查直流调速系统中采用的主回路拓扑结构，根据设计要求选择合适的

主回路结构，并给出选择依据；

(2)针对所选主回路结构，结合被控直流电机，进行器件的参数计算和选型；

并进行相应驱动和保护电路的设计；

(3)设计双闭环直流调速系统，应用Matlab软件对双闭环直流调速系统进

行仿真研究；

(4)根据系统控制要求，选择一款合适的数字处理器，并进行模拟量采样电

路、速度检测电路的等相关电路的设计；

(5)进行直流调速系统的软件设计，给出增量式PI调节器的设计方法。

指导教师签字：

II

摘 要

本次课程设计设计了一个转速、电流双闭环直流PWM调速系统。该系统中

设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了

电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检

测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节

电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主

要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳

态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变

化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。并通过

MATLAB进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。

关键词：双闭环直流调速，脉宽调制 (PWM)， MATLAB Simulink仿真

III

1

徐海学院08 级控制系统设计 第 页

目 录

前言 4

第一章 直流电机调速理论 6

1.1 直流电机调速方法6

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