（3）电流环小时间常数T?i。按小时间常数近似处理，取T?i?Ts?Toi?0.0037s。 3、确定将电流环设计成何种典型系统
根据设计要求?i?5%，而且系统设计。
4、电流调节器的结构选择
电流调节器选用PI型，其传递函数为：WACR?s??Ki5、选择电流调节器参数
ACR超前时间常数：?i?Tl?0.03s；
电流环开环增益：因为要求?i?5%，故应取KIT?i?0.5，因此
Tl0.03型??8.11?10，因此，电流环可按典型Ⅰ
T?i0.0037?is?1 ?isKI?0.50.5??135.1s?1 T?i0.0037于是，ACR的比例系数为Ki?KI6、计算电流调节器的电路参数
?iR0.03?0.5?135.1??1.013。 ?Ks0.05?40RiCiUi*R0/2R0/2Coi -++UctβIdR0/2R0/2CoiRbal
图5 电流调节器原理图
电流调节器原理如图5所示，按所用运算放大器，取R0?40K?，各电阻和电容值计算如下：
Ri?KiR0?1.013?40?40.52K?，取40K?；
Ci??iRi?0.003?103?0.75?F，取0.75?F； 40Coi?4?Toi0.002?4??103?0.2?F，取0.2?F。 R0403.3转速环的设计 1、转速环的简化：
U*n(s) IdL(s) + ? ASR - T?ns+1 ? /? Id (s) + - R CeTms n
图6 简化后的转速环
2、确定时间常数：
（1）电流环等效时间常数为2T?i?0.0074s；
（2）转速滤波时间常数Ton。根据所用测速发电机纹波情况，取Ton?0.01s； （3）转速环小时间常数T?n。按小时间常数近似处理，取T?n?2T?i?Ton?0.0174s。 3、转速环设计系统：
由于设计要求转速无静差，转速调节器必须含有积分环节；有根据动态设计要求，应按典型Ⅱ型系统设计转速环。 4、转速调节器的结构选择
转速调节器选用PI型，其传递函数为：WASR?s??Kn5、选择转速调节器参数
按跟随和抗干扰性能都较好的原则取h=5，则ASR超前时间常数：
?ns?1。 ?ns?n?hT?n?5?0.0174?0.087s；
转速开环增益：KN?h?16??396.4；于是ASR的比例系数
2h2T2T?n2?25?0.01742为：Kn??h?1??CeTm2h?RT?n?6?0.05?0.132?0.18?11.7。
2?5?0.07?0.5?0.01746、计算转速调节器的电路参数
转速调节器原理图如图7所示，按所用运算放大器，取R0?40K?，各 电阻和电容值计算如下：
Rn?KnR0?11.7?40?468K?，取470K?； Cn??nRn?0.087?103?0.185?F，取0.2?F； 470Con?4?Toi0.01?4??103?1?F，取1?F。 R040R0CnUn*R0/2R0/2Con -++Ui*αnR0/2R0/2ConRbal
图7 转速调节器原理图
四、仿真与结果分析
双闭环直流调速系统定量仿真模型：
双闭环直流调速系统定量仿真结果：
转速环空载高速启动
转速环满载高速启动
转速环的抗扰
分析：可以使电流快速达到，并保持略低于的值，实现快速启动，最终达到恒速。且具有抗扰作用，使转速维持在给定值。空载能比满载更快速启动。
五、小结
本文通过建立直流电机转速、电流双闭环调速系统数学模型设计，根据具体指标参数，应用工程方法设计了电流调节器和转速调节器，设计中选择合适的调节器类型，给出了系统动态结构图并进行了仿真和性能分析。利用MATLAB及其中的仿真工具Simulink，对所设计的电流环和转速环的阶跃信号进行了仿真计算，很容易绘制出各单位扰动曲线，并计算出阶跃扰动响应性能指标，从阶跃扰动响应曲线及其指标得出:对扰动信号，该系统具有很强的抗扰性能。
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