数字控制双闭环 H 桥可逆直流脉宽调速系统设计与分析【毕业论文】

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1、本科毕业设计（20届）数字控制双闭环H桥可逆直流脉宽调速系统设计与分析51摘　要【摘要】针对性的介绍双闭环H桥可逆直流脉宽调速系统和PID控制器参数整定，在此基础上提出基于粒子群算法（PSO）应用于系统的优化方法，先简介了PSO方法的原理，并且总结了PID控制器参数优化的过程，通过粒子群算法（PSO）对双闭环调速系统进行了PID参数的优化，最后采用系统阶跃响应对工程设计法结果和经PSO的优化结果进行了对比分析，进而表明PSO算法有比工程设计法能获得更好的性能指标，为PID参数优化提供了又一可行方便的方法。【关键词】直流电机；双闭环控制系统；PSO；PID控制器；Matlab/Simulin

2、k。51Abstract【ABSTRACT】Introducetargetedthedouble-loopHBridgeReversibleDCPWMSystemandPIDcontrollerparametertuning.Basedontheproposedalgorithm,particleswarm(PSO)appliedtothesystemoptimizationmethod.ThefirstintroducestheprincipleofPSOmethodandsummarizestheprocessofoptimizationofPIDcontrollerparameter

3、s.Throughparticleswarmoptimization(PSO)isusedinthedoubleloopspeedcontrolsystemfortheoptimizationofPIDparameters,thefinaluseofthesystemstepresponseresultsoftheengineeringdesignandoptimizationcomparedwiththerusultsbyPSOandthenshowthatthePSOalgorithmcanachievebetterperformancethanengineeringdesign.It

4、providesanotherconvenientwaypossibleforthePIDparametersOptimization.【KEYWORDS】DCMotor;DoubleClosedLoopControlSystem;PSO;PIDcontroller;Matlab/Simulink.51目　录摘　要IIAbstractIII目　录IV1绪论11.1研究背景和课题意义11.2直流调速11.2.1直流调速系统的发展史11.3本文的研究内容22直流调速系统32.1直流调速系统的调速原理及性能指标32.1.1直流调速系统的调速原理32.1.2直流调速系统的性能指标32.1.3动态性

5、能指标43PWM脉宽调制73.1PWM基本介绍73.2脉宽调制变换器73.3桥式可逆PWM变换器84直流电动机的数学模型114.1额定励磁下的直流电动机的动态数学模型115电流、转速双闭环直流调速系统分析135.1开环调速系统135.2转速单闭环调速系统135.2.1调速原理135.3限流保护155.4电流转速双闭环直流调速系统165.4.1调速原理双闭环系统理论基础165.4.2稳态结构图和静特性185.4.3各变量的稳态工作点和稳态参数计算195.5双闭环系统起动过程与抗扰性能分析205.5.1起动过程分析205.5.2抗扰性能分析225.6转速和电流两个调节器的作用225.7调节器的

6、工程设计理论235.7.1PI调节器235.7.2调节器的设计方法思路235.7.3Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比较245.8转速-电流调节器结构的确定246转速、电流调节器的具体设计266.1实例设计266.2电流调节器设计286.2.1电流环结构图的简化286.2.2电流调节器的参数计算29516.3转速调节器设计306.3.1电流环等效闭环传递函数306.3.2转速调节器结构的选择316.3.3转速调节器的参数计算326.3.4转速调节器退饱和时转速超调量的计算326.3.5工程设计法设计转速调节器336.4模拟PI调节器的数字化347粒子群算法的介绍357.1粒子群算法思想的起源357

7、.2粒子群算法（PSO）的基本原理357.3PSO算法流程367.4算法特点378MATLAB软件介绍388.1MATLAB简介388.2Simulink简介389仿真与分析399.1双闭环设计仿真399.1.1电流环的仿真399.1.2转速环的系统仿真429.2Matlab仿真PSO优化双闭环控制系统模型性能分析439.2.1PID控制器模型449.2.2PSO整定PID参数的目标函数选取449.3结论46参考文献48