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基于Matlab的直流电机双闭环调速系统仿真

本文将介绍使用Matlab软件进行直流电机双闭环调速系统

的仿真。直流电机调速系统是工业控制领域中常见的一种控制

系统，通过控制电机的输入电压，调节电机的转速。双闭环调

速系统在传统的单闭环调速系统的基础上增加了速度环和电流

环，提高了系统的稳定性和响应速度。

1.直流电机调速系统介绍

直流电机调速系统主要包括电机、电机功率器件、传感器

和控制器等组成部分。其中，电机是被控对象，通过控制电机

功率器件的输入电压，可以调节电机的转速。传感器用于实时

测量电机的转速和转矩，将测量值反馈给控制器。控制器根据

测量值和设定值的差异，生成控制信号，控制输入电压，使得

电机的转速达到设定值，并保持在设定值附近。

2.双闭环调速系统结构

双闭环调速系统在传统的单闭环调速系统的基础上增加了

速度环和电流环，使得系统的控制更加精确。速度环对电机的

速度进行控制，根据速度误差生成调节电压；电流环则对电机

的电流进行控制，根据电流误差生成最终的控制信号。

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双闭环调速系统的结构如下所示：

______________

||e1||

r+--+||+--|C|+--u

|||||_____||

+|P1|||+

+

|||_______||

|

y+|_____|_|_||||

|

_______||C1|||P2

|

||||_____|||

|

--|P0|--++--|

|

t|_____||+

--+

y

其中，r为输入信号（设定值），y为输出信号（测量值），

e1为速度误差，e2为电流误差，P1为速度环比例控制器，

P2为电流环比例控制器，C1为电流环输入限幅器，C为速度

环输入限幅器，u为控制信号（调节电压）。

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3.双闭环调速系统仿真实现步骤

步骤一：建立模型

在Matlab软件中，建立直流电机的数学模型。以机械方程

为基础，考虑电动势、电流、电机参数等因素，建立电机转速

和电流之间的数学关系。

步骤二：设计控制器

根据双闭环调速系统的结构