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直流电机双闭环调速系统仿真模型 1.附带仿真模型参数计算配套文档 2.附带转速外环、电流内环PI参数整定配套文档 功能：双闭环采用转速外环、电流内环，其中PI参数在报告里面有详细的整定教程，可以实现无静差跟踪

直流电机双闭环调速系统这玩意儿，玩过电机控制的应该都不陌生。今天咱们直接上硬货，拿Simulink模型开刀，顺便聊聊怎么把转速环和电流环的PI参数调得服服帖帖。先说清楚啊，这可不是学院派的理论课，都是实打实能跑出波形的东西。

系统结构说白了就是两层闭环套娃——外层转速环负责宏观调速，内层电流环管微观扭矩。重点在于这两个环的配合，就像开手动挡车，既要控制车速（转速环），又要把握换挡时机（电流环）。模型里用的PI调节器，参数整定文档里给了黄金公式：

转速环Kp=0.48，Ki=12.3

电流环Kp=1.2，Ki=325

别急着抄参数，得知道这数怎么来的。电流环响应速度必须比转速环快3-5倍，这个倍数关系直接决定了参数取值范围。看这段MATLAB代码片段：

% 电流环时间常数计算 tau_i = L / R; % 电机电气时间常数 K_current = 1 / (2 * tau_i); % 临界比例系数

这里的L和R是电枢电感和电阻，实测值直接决定基础参数。转速环那边更刺激，得考虑机械惯量：

% 转速环积分时间常数 H = J / (Kt * Ke); % 机械时间常数 Tau_speed = 4 * H; % 经验系数放大

模型搭建时有个坑要注意——限幅设置。电流环输出必须限制在电机最大允许电流范围内，否则仿真时直接给你爆表。看这个Simulink截图里的饱和模块设置，上限设的是电机额定电流的1.5倍，这个安全余量留得刚刚好。

调试时先开电流环单独跑，把阶跃响应调成微微超调的临界阻尼状态。这时候切到双环模式，转速给定值别一上来就飙到3000转，从500转开始慢慢往上加。注意看转速波形上升阶段的抖动——要是出现明显震荡，先把转速环的积分系数砍半试试。

代码分析时间到！这个模型里的抗饱和处理是亮点：

function y = PI_anti_windup(u, Kp, Ki, Ts, limit) persistent integral; if isempty(integral) integral = 0; end error = u(1) - u(2); integral = integral + Ki * error * Ts; % 抗饱和逻辑 if integral > limit integral = limit; elseif integral < -limit integral = -limit; end y = Kp * error + integral; end

这个自定义PI模块用persistent变量实现积分累积，限幅机制防止积分饱和。注意Ts是采样时间，别跟连续系统的搞混了。

最后说下无静差跟踪的实现秘诀——转速环必须带积分项。但积分太猛会引发震荡，所以文档里推荐用变积分系数：当误差小于5%时才开始积分，这个骚操作能有效平衡响应速度和稳定性。

配套的参数计算文档里有详细推导过程，从电机铭牌参数到PI参数的完整转换链路都列出来了。懒得算的直接查表也行，常见功率等级的电机参数都做了归一化处理。不过建议至少亲手算一次，对理解参数物理意义有帮助。

跑完仿真别光看波形漂亮，重点检查启动阶段的电流冲击和突卸负载时的转速恢复时间。真正的好系统不是曲线多平滑，而是能在各种工况突变时稳如老狗——这也是双闭环结构比单环强的地方。