摘  要

直流电动机具有良好的起制动性能，易于在广泛范围内平滑调速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以首先应该掌握好直流系统。
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，因而调速系统是最基本的拖动控制系统。
在许多生产机械中，常要求电动机既能正反转，又能快速制动，需要四象限运行的特性，此时必须采用可逆调速系统。而本文着重介绍应用广泛的“逻辑无环流可逆直流调速系统”的设计与仿真。
对于系统的设计，采用工程上对调节器的设计方法。而对系统的仿真，则采用MATLAB中的SIMULINK工具箱对模型仿真。

关键词：逻辑无环流调速；直流电机；MATLAB仿真

ABSTRACT
The direct current electric motor has the good braking quality, easy in widespread scope smooth velocity modulation, in needed in the domain which the high performance controllable electric power drove to obtain the widespread application. Direct current drives the control system in theoretically quite to be all mature with the practice in, moreover looked from the feedback closed-loop control angle, it also is the exchange drives the control system the foundation, therefore first should grasp the direct current system.
Looked from the production machinery request control physical quantitythat, the electric power drives the automatic control system to have the velocity modulation system, the position servo system, the tensity control system, multi- electric motors synchronization control system and so on many kinds of types, but each kind of system often all is,thus the velocity modulation system which realizes through the control rotational speed is most basic drives the control system.
In many produces in the machinery, often requests the electric motor both to be able to reverse, and can fast apply the brake, to need four quadrants movements the characteristic, this time must use the reversible velocity modulation system. But this article introduced emphatically the application widespread logic does not have the circulation reversible direct current velocity modulation system □design and the simulation.
Regarding the system design, uses in the project to the regulator design method. But to system simulation, then uses in MATLAB the SIMULINK toolbox to the model simulation.

Key words: logic non-loop-current speed adjustment；DC motor；Matlab simulation
 
目  录

第1章　绪论 1
1.1　运动控制系统概述 1
1.2　直流调速控制技术发展概况 1
1.3　控制系统的计算机仿真 2
1.4　MATLAB简介 2
1.4.1　MATLAB的优势与特点 2
1.4.2　MATLAB的Simulink简介 5
1.5　仿真的基本情况简介 5
1.5.1 仿真简介 6
1.5.2　仿真建模的基本要求 6
第2章　双闭环调速系统的基本原理 8
2.1　转速、电流双闭环调速系统及其静特性 8
2.1.1　转速、电流双闭环调速系统的组成 8
2.1.2　稳态结构图和静特性 9
2.1.3　各变量的稳态工作点和稳态参数计算 12
2.2　双闭环调速系统的动态性能 13
2.2.1　动态数学模型 13
2.2.2　启动过程分析 13
2.2.3　动态性能和两个调节器的作用 17
2.3　本章小结 20
第3章　调节器的工程设计方法 21
3.1　电流调节器的设计 22
3.1.1　电流环节结构图的简化 22
3.1.2　电流调节器结构的选择 24
3.1.3　电流调节器参数的选择 25
3.1.4　电流调节器的实现 25
3.2　转速调节器的设计 28
3.2.1　电流环的等效闭环传递函数 28
3.2.2　转速调节器结构的选择 30
3.2.3　转速调节器参数的选择 32
3.2.4　转速调节器的实现 32
3.3　转速调节器饱和时转速超调量的计算 33
3.4　双闭环数学模型的建立 34
第4章　转速电流双闭环直流调速系统的建模与仿真 41
4.1　仿真基本原理 41
4.2　仿真模型的建立 41
4.3　仿真结果及结果分析 42
4.4　本章小结 44
第5章　逻辑无环流可逆调速系统的基本原理 45
5.1　系统的组成和工作原理 45
5.2　可逆系统对无环流逻辑控制器的要求 46
5.3　无环流逻辑控制器的实现 48
5.4　本章小结 54
第6章　逻辑无环流可逆调速系统的建模与仿真  56
6.1　逻辑切换装置DLC建模封装 56
6.2　逻辑无环流可逆调速系统的主电路的建模 58
6.3　仿真结果及结果分析 60
结论 62
参考文献 63
致谢 64
 
第1章　绪论
1.1　运动控制系统概述
运动控制系统是以机械运动的驱动设备——电动机为被控对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下组成的电力传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换成机械能，实现运动机械的运动要求。
运动控制系统的种类繁多，用途各异。
（1） 按被控物理量分。以转速为被控量的系统叫调速系统；以角位移或直线位移为被控量的系统叫位置随动系统，有时也叫伺服系统。
（2） 按驱动电动机的类型分。用直流电动机带动生产机械的为直流传动系统；用交流电动机带动生产机械的为交流传动系统。
（3） 按控制器的类型分。以模拟电路构成控制器的系统成为模拟控制系统；一数字电路构成控制器的系统成为数字控制系统。
另外，按照控制系统中闭环的多少，也可分为单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统；按控制原理的不同也可分很多种。对于一种具体的运动控制系统可能使这些分类的交*，如用8051单片及实现的双环数字直流调速系统。