可逆直流调速系统的研究

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1、1绪论1.1运动控制系统概述运动控制系统是以机械运动的驱动设备——电动机为被控对象，以电力电子功率变换装置为执行机构，以控制器为核心，在自动控制理论指导下组成的电力传动自动控制系统，这类系统将电能转换为机械能，能在控制电动机的转矩、转速和转角的同时实现机械的运动控制。回忆运动控制系统的发展历程，其中交流和直流两大电气传动技术同时存在于各个工业领域中，虽然再每个时期中，科学技术的不断发展使它们所处的地位、所起的作用都会有不同，但是它们始终是随着工业技术的发展，尤其是电力电子和微电子技术的发展，在不断的相互竞争和相互促进中不断地完善并发生着极大的变化。由于在历史上最早被

2、发明出来，最早被利用的是直流电动机，因此在19世纪80年代以前，直流电气传动都是唯一的有效可用的电气传动方式。直到19世纪末，才出现了交流电动机且解决了三相制交流电的输送和分配中遇到的各种问题，并在此基础上制成了经济适用的鼠笼式异步电动机，这样，经过了一段时期的技术变革和进步，交流电气传动在工业中才逐步地得到应用，并广泛的推广开来。随着生产世界电气和各项技术的发展，对电气传动在启制动、调速精度、正反转以及、静态特性、雕塑范围、动态响应等各方面都提出了更高的要求，这就要求大量使用调速系统。由于直流电动机在调速性能和转矩控制性能中的效果要比交流电动机的好，所以从20世纪

3、30年代起，世界就开始又大量的开始使用直流调速系统。它的发展过程是由最早的旋转变流机组控制发展为励磁放大器、放大机控制；再随着科学技术的进步，因为晶闸管的发明，用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现直流调速开始广泛的得到应用；再到后来，开始用可控蒸馏和大功率晶体管组成的PWM控制电路实现数字化的直流调速，使得系统的快速性、经济性、可靠性不断提高。调速性能的不断提高和优化，使直流调速系统的应用越来越广泛。27直流双闭环调速系统是工业生产过程中应用最广泛的电气传动装置之一。广泛的应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制中。它在以计算机做为工具的仿真系统

4、应用时不仅省钱，而且安全，周期短、见效快。　　近年来，交流调速系统发展很快，然而直流调速系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流调速系统的基础[1]，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。　　现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备。在各种高精工业生产中，工作可靠、速度控制精度高，并且不受环境温度等条件的影响、具有参数自整定、故障报警、故障记忆等功能，给用户的使用、维护提供极大方便的调速系统成为了当今的热门。而计算机和直流双闭环调速系统的结合体，刚好具有以上特点。应而，将来相当长的一段时间内，它将具有不可替代的优势1.2直

5、流调速控制系统发展概述在运动控制系统中，应用最普遍、最广泛的就是自动调速系统。在实践和工程中，有许多的生产机械都要求要在一定的可调范围内进行速度的平滑调节，并且要求有优良的静、动态性能。直流调速系统的主要优点式就在于静差率小，调速范围广、稳定性好以及具有良好的动态性能。在需要高性能系统的拖动技术领域中，有相当长时期都是使用的直流电力的拖动系统。按供电方式不停，它可分为交流拖动的直流发电机机组供电、水银整流器供电、晶闸管供电和脉宽调制电源（PWM）供电等类型。目前我国直流调速控制的发展趋势主要有以下几个方面：1）系统的单机容量的提高。2）在电力电子期间提高生产水平，使

6、变流器的结构变得更加简单、紧凑。3）提高系统的控制单元的水平，使其具有控制、保护、监视、诊断及自复原等的功能1.3控制系统的计算机仿真27计算机具有强大的功能。在控制系统中的需要用到的计算机仿真技术就是基于计算机中的是一门涉及计算机技术、控制理论和数学的一门综合性新型学科，它的基础是建立的控制系统的数学模型，并以计算机为辅助工具，对系统进行仿真的实验研究的一种科学方法。数学模型是控制系统的基础，是以计算机为辅助工具，对系统进行一系列的仿真的实验研究的一种方法。系统仿真就是用数学模型代替实际系统进行的实验和研究，并且运用计算机仿真能够更加的方便和简洁有效，数学模型也更

7、加廉价和灵活、可靠。因此，凡是要用各种模型来进行实验仿真的，差不多都可以用计算机仿真来研究系统的工作特点。在试验中可以随意的变换仿真参数并选择最佳参数，最后设计出最合理的系统的方案。随着科学技术的逐渐的进步和计算机的仿真技术的发展，先建立数学模型再仿真，计算机仿真已经越来越受到科学研究的欢迎，并且也越来越多地取代了高消耗和拙的纯物理的仿真。它为控制系统的计算和研究以及分析、综合设计以及自动控制系统的计算机辅助教学提供了科学、经济、快速和更有用的手段。目前，在计算机系统的富含真软件中最受欢迎的就是控制系统仿真软件是MATLAB及其Simulink工具箱。以控制系统