n?Ud?IdRKe?KKUKpse*n?RIdK?n0op??nop
e 而闭环时的静特性可写成
RIUKK??n n?(1?K)(1?K)KKpsndee*0cl?ncl
比较以上两式可得: ? 可见，?nclcl??nop1?K
n比?nop减小了1+K倍，当K值较大时，闭环系统的特性要硬得多。
2、在理想空载转速相同的情况下，计算转速闭环控制直流调速系统与开环直流调速系统静差率之间的
关系。
解:由式 ?%??nNn*100%?0n?nn00N*100% ，闭环系统和开环系统的静差率分别为
?cl??ncln
0cl
?op??nopn
0op 按理想空载转速相同的情况比较，则
n0op?n0cl时
clop ??
??nop?ncl?1 1?K?cl??op1?K
即闭环系统的静差率比开环系统小1+K倍。
3、如果电动机的最高转速都是nN，而对最低速静差率的要求相同，计算转速闭环控制直流调速系统与开
环直流调速系统调速范围之间的关系。
?n 解：由式D?可知：
?n(1??)NN 开环时 闭环时
Dop??nop(1??)?nN
Dcl?n? ?n(1??)Ncl 再考虑式
?ncl??nop1?K ，得
Dcl?(1?K)Dop
可见，在额定转速
nN相同条件下，闭环系统的调速范围要比开环系统扩大1+K倍。
1． 根据仿真结果，分析转速调节器和电流调节器的作用。 答：（1）转速调节器ASR的作用
1）ASR是调速系统的主导调节器，它使转速n很快的跟随给定电压Un变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。 2）对负载变化起抗扰作用。
其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。 （2）电流调节器ACR的作用 1）作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压Ui（即 外 环调节器的输出量）变化。
2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。
3）在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。
4）当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失， 系统立即恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。
实验项目名称：转速电流双闭环控制的直流调速系统仿真实验 实验时间： 2016.5 同组人： 实验报告评分：
一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：
1、实验目的（简述）：
1． 掌握转速电流双闭环控制的直流调速系统原理； 2． 掌握利用simulink编程进行仿真的方法。
2、实验原理（简述）：
U*n + ? Un ASRGASR IdL U*i + ? Ui ACRGACR Uc KsUd + Tss?1? Ki Kn 1/RId + ? RE TmsTls?1n 1 Ke图1 双闭环直流调速系统的动态结构图
转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图如图1所示。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，两者之间实行嵌套连接。转速调节器ASR的输出作为电流调节器ACR的输入系统由转速比较环节、偏差电压方大环节、电力电子变换器和测速反馈环节构成。当转速低于给定转速时，转速调节器的输出减小，即电流给定减小，并通过电流环调节使电动机电流下降，电动机将因为电磁转矩减小而减速。在当转速调节器饱和输出达到限幅值时，电流环即以最大电流限制Idm实现电动机的加速，使电动机的起动时间最短。
3、实验步骤：
1． 建立转速电流双闭环控制直流调速系统的数学模型； 2． 编程进行转速电流双闭环控制直流调速系统的仿真。
3．根据转速电流双闭环控制直流调速系统动态结构图，编制Simulink实验程序，上机调试，记录结果。 4．分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题。
二、实验数据（记录相应的表格或图表）：
1、实验数据表格：
图3-1 转速电流双闭环控制直流调速系统仿真模型
2、实验图表：
（1）转速电流双闭环控制直流调速系统数据
直流电动机额定参数：UN=220V，IN=136A，nN=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。励磁电压Uf=220V，励磁电流If=1.5A。三相桥式整流器内阻为Rrec=0.5Ω。平波电抗器Ld=10mH。三相电源：相电压130V，频率50Hz，转速反馈系数Kn=0.0067，比例放大系数Kp=20（可按需要调节），饱和限幅为±10。电流反馈滤波时间常数Toi=0.002s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.01s。转速调节器和电流调节器的饱和值为12V，输出限幅值为10V，额定转速时转速给定U*n=10V。
（2）转速电流双闭环控制直流调速系统性能指标
电流超调量σi%≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量σn%≤10%，过载倍数λ=1.5。
电流调节其参数计算: 电流反馈系数：
电动机转矩时间常数： 电机电磁时间常数：
三相晶闸管整流电路平均失控时间： 电流开环的小时间常数为：
根据电流超调量?%?5%的要求，电流环按典型I型系统设计，电流调节器选用PI调节器，其传递函数为 其中：
?转速调节器参数计算：
转速反馈系数：
为加快转速的调节速度，转速环按典型II系统设计，并选中频段宽度h=5，转速调节器传递函数为 其中：