伺服电机双闭环控制系统的设计+程序(2)

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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

第 II 页本科毕业设计说明书

本科毕业设计说明书第 1 页

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]。