Matlab仿真设计：单闭环直流调速系统

该文档是大连工业大学一门自动化专业课程设计的任务书，主要涉及利用Matlab仿真平台设计单闭环直流调速系统。学生需在指导教师唐树森的指导下，完成从系统的基本构成和工作原理阐述，到静态和动态性能指标分析，以及校正装置设计和Simulink仿真模型构建等一系列任务。 在设计过程中，学生需要考虑以下关键知识点： 1. **单闭环直流调速系统的基本构成和工作原理**：通常包括直流电机、控制器（如PI或PID调节器）、检测元件（如测速发电机）和功率放大环节（如晶闸管整流电路）。系统通过反馈测速发电机的转速信号，调整晶闸管的触发角，以改变电机的电枢电压，从而实现速度的闭环控制。 2. **静态性能指标**：包括静差率（s）、调速范围（D）、启动电流（Idmax）等。静差率是系统在稳定运行时，实际转速与理想转速之间的偏差与理想转速的比值；调速范围是指系统能稳定运行的最大和最小速度之比。 3. **动态性能指标**：包括上升时间(tr)、超调量(σp%)、调节时间(ts)等。上升时间是从起始状态到达到设定值90%的时间，超调量是系统响应达到第一个峰值与设定值的差值占设定值的百分比，调节时间是从起始状态到稳定误差绝对值小于某一规定值所需的时间。 4. **参数计算**：包括电枢回路总电感量、晶闸管整流电路参数、控制器参数等。需要根据电机的额定值和设计要求进行计算，以确保系统稳定性和性能。 5. **稳定性分析**：通过经典自控理论（如根轨迹法）和MATLAB的辅助工具（如根轨迹图和Bode图）进行。分析系统的稳定性是确保系统在各种工况下能够稳定运行的关键步骤。 6. **系统校正**：选择适当的校正装置（如比例积分微分(PID)调节器）并进行参数调整，以改善系统的动态性能。这通常涉及到控制器参数的整定，以达到所需的响应速度、超调量和稳定时间等指标。 7. **Simulink仿真**：使用MATLAB的Simulink工具箱构建系统模型，进行仿真试验，验证设计的正确性和系统性能。通过仿真，可以直观地观察系统响应，优化参数，提高系统的控制效果。 这个课程设计涵盖了直流调速系统设计的核心概念，要求学生具备扎实的理论基础，熟悉控制系统的设计方法，并能够熟练运用MATLAB工具进行系统建模和分析。