基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计.pdfVIP

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计--第1页

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化

设计

本文基于matlab平台，设计了一个双闭环直流调速系统，并通过参数进化算法

对其进行优化设计，以提高系统的性能和稳定性。

一、双闭环直流调速系统的基本结构和参数

双闭环直流调速系统包括基本结构和控制回路两个部分。其基本结构如下图所示：

![img](

其中，U_i为直流电源输入电压；R_a为电机电阻；L_a为电机电感；J为机械惯

量；T_0为负载转矩；为电机输出转速；K_e为电机电动势系数；

K_t为电机转矩系数。

控制回路如下图所示：

![img](

其中，U_{ref}为期望输出电压；U_i为实际输出电压；I_{ref}为期望输出电流；

I_i为实际输出电流；E_i为电机输出电动势；x_1为速度环调节器的输出；x_2

为电流环调节器的输出。

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计--第1页

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计--第2页

系统的基本参数如下：

U_i=220V；

R_a=0.5Ω；

L_a=0.01H；

J=0.05kgm2·；

T_0=0.05Nm·；

K_e=0.05V/rad；

K_t=0.05Nm/A·。

二、双闭环直流调速系统的仿真建模

双闭环直流调速系统的仿真建模可以分为以下几个步骤：

1.建立直流调速系统的基本模型。

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计--第2页

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计--第3页

根据系统的基本结构和参数，可以建立如下的直流调速系统的基本模型：

![img](

其中，U_i为直流电源输入电压；R_a为电机电阻；L_a为电机电感；J为机械惯

量；T_0为负载转矩；为电机输出转速；K_e为电机电动势系数；

K_t为电机转矩系数；U_i和T_0都是外界输入量，其余的量都是内部变量。

2.建立速度环调节器和电流环调节器的模型。

速度环调节器和电流环调节器的模型可以分别表示为：

![img](

其中，K_{p1}、K_{i1}、K_{p2}和K_{i2}分别为速度环调节器和电流环调节器的

比例增益和积分增益；x_1和x_2分别为速度环调节器和电流环调节器的输出；

和I_{ref}分别为期望转速和期望电流。

3.建立传递函数模型。

将速度环调节器和电流环调节器的模型代入直流调速系统的基本模型中，可以得

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计--第3页

基于matlab的双闭环直流调速系统仿真及参数进化设计--第4页

到系统的传递函数模型：

![img](

其中，G_v(s)为电机速度转换函数，G_i(s)为电机电流转换函数。

4.建立系统的闭环模型。

在速度环调节器和电流环调节器的控制下，直流调速系统的闭环模型可以表示为：

![img](

其中，H_v(s)和H_i(s)分别为速度环和电流环的传递函数。

三、双闭环直流调速系统的参数进化设计

基于遗传算法，可以对双闭环直流调速系统的比例增益和积分增益进行优化设计，

从而提高系统的性能和稳定性。具体步骤如下：

1.初始化种群。