1 研究的背景及意义

直流调速系统是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术，双闭环直流调速系统具有良好的起制动性能，可以在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反转的电力拖动领域内有广泛的应用，是电力传动课程讲授中的重要部分。随着科学技术的不断进步，电气工程与自动化技术正以令人瞩目的发展速度，改变着我国工业的整体面貌。同时，对社会的生产方式、人们的生活方式和思想观念也产生了重大的影响，并在现代化建设中发挥着越来越重要的作用。随着与信息科学、计算机科学和能源科学等相关学科的交叉融合，它正在向智能化、网络化和集成化的方向发展[1]。MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等于一体，具有极高的编程效率。MATLAB的推出，为广大科技工作者提供了一个简便、实用的工具。目前，MATLAB在全球已经拥有近20万用户。MATLAB是一个高度集成的系统，MATLAB提供的SIMULINK是一种用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。在SIMULINK环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地”画”出系统模型，然后直接进行仿真。SIMULINK软件包的问世给系统分析者带来了福音[2]。

由此我们结合 MATLAB/SIMULINK根据双闭环调速系统的工作原理基础和电流环、转速环参数和调节器的设计开发一种根据建立的调速系统绘制出相应数据的变化曲线及伯德图、给出计算结果并且能接受用户的数据相应修改系统结构的具有良好、易操作的交互界面的软件。通过这个软件就可以很清楚直观地看到数据和结果，包括各种图形，使用户对直流调速系统更直观的了解。

2 文献综述

在由阮毅主编的《运动控制系统》通过性能分析与比较，解决电动机控制问题使其达到良好的启动与调速性能，介绍了多种调速方案的优点、缺点和改进措施。其中闭环控制的直流调速系统涉及了基于MATLAB软件的系统仿真[3]。对系统设计有一个完整的了解，从系统所需的基本概念、系统数学模型的建立、时间响应和频率特性分析、系统的稳定性、系统的性能指标与校正、非线性系统与线性离散系统等。并且介绍了MATLAB的使用实例，帮助我更好的理解整个设计过程中的系统，系统模型的建立和稳定性如何分析等[4]。MATLAB的主要功能是科学计算，但也提供了一些用于制作应用程序界面的工具。用户界面是应用程序中很重要的一部分，是指人与机器（或程序）之间交互作用的工具和方法。图形用户界面（Graphical User Interfaces,GUI）则是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。MATLAB为表现其基本功能而设计的演示程序demo是使用图形界面的最好范例[5]。

3 国内外现状及发展趋势

从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。双闭环直流调速系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等。给定信号为0～10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。采用双PI调节器，可获得良好的动静态效果[6]。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流控制的基础[7]。在我们国内，双闭环控制也已经经过了几十年的发展时期，目前已经基本发展成熟，但是目前的趋势仍是追赶着发达国家的脚步，向着数字化发展。

国外现状及发展趋势

从80年代中后期起，世界各大电气公司都在竞相开发数字式调速传动装置直流调速已经发展到一个很高的技术水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安装技术；控制方式采用电源换相、相位控制。特别采用了微机及其他先进技术，使数字式直流调速装置具有很高的精度、良好的控制性能和强大的抗干扰能力，在国内外受到广泛的应用[8]。目前，发达国家应用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化，双闭环控制系统已经普遍的应用到了各类仪器仪表，机械重工业以及轻工业的生产过程中。随着全球科技日新月异的发展，双闭环控制系统的总的发展趋势也向着控制的数字化、智能化和网络化发展。

4 双闭环直流调速系统的组成