3.2 比例积分控制的优势 11

4 电机建模 13

4.1 系统数学模型 13

4.2 系统传递函数 14

4.3 仿真与响应分析 14

5 双闭环调速系统控制过程 17

5.1 双闭环系统的结构 17

5.2 控制器参数的确定 18

5.3 双闭环校正后系统仿真 19

结 论 22

致 谢 23

参 考 文 献 24

附录 A 电机建模 djjm.m 25

附录 B 算法 suanfa.m 27

附录 C 校正后系统 jzhxt.m 28

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1 绪论

1.1 课题研究背景

直流伺服电动机是工业制造中常见的驱动机构，但是传统单闭环反馈系统难以满足实际 的无静差控制要求，因此研究电机双环控制问题有重要的意义。直流电机的调速方法有改变 电枢电压调速、改变励磁磁通调速和改变电枢电阻调速三种方法，其中改变电枢电压调速方 法因其良好的调速性能而得到广泛应用。直流电压向电机直接供电且无转速反馈构成开环调 速系统。开环调速系统能达到一定的调速性能，但是对性能指标要求稍高一点的工作机械， 采用开环系统就不能满足要求。稳态误差太大是开环系统不满足静态指标的原因。即负载变 化的同时转速变化太大。根据反馈控制原理，要稳定哪个变量参数，就引入哪个参数的负反 馈，与恒定给定相比较，构成闭环系统，因此引入转速负反馈，构成闭环调速系统。本课题 研究典型直流伺服电机在惯性负载波动时的动态数学模型，并根据双闭环转速控制原理，设 计相应的双闭环速度控制系统，使电机满足给定的无静差转速控制性能。

1.2 双闭环控制

闭环系统的静特性与开环系统的机械特性相比硬度大大提高.对于相同理想空载转速的 开环和闭环两种特性，闭环系统的静差率要小得多；由于闭环系统的静差率小，所以当要求 的静差率指标一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。带电流截止负反馈的调速系统若采 用 PI 调节器，可以在保证系统稳定性的条件下实现转速无误差，但是系统的启动特性不理想， 对动态性能要求较高的系统，它就不能满足要求了。在允许条件下，为了实现最快启动，要 获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就 可以保持该量基本不变，那么采用电流反馈就应该得到近似的恒流过程。问题是希望在启动 过程中只有电流负反馈，保持电流不变，恒流启动；达到稳态转速后，又希望只要转速负反 馈，不再靠电流负反馈发挥主要作用。双闭环调速系统正好可以做到这种既存在转速和电流 两种负反馈作用，又使它们只能分别在不同的阶段起主要作用[1]。