双闭环可逆直流调速系统

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1、..摘要本文以控制系统的传递函数为基础，采用工程设计方法对最常用的转速、电流双闭环调速系统进行设计，并用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。首先对双闭环直流调速系统采用常规PID控制进行设计，电流调节器和转速调节器都采用了PID控制器，并分别对电流环和转速环的动态性能和抗扰动性能进行了仿真分析。其次，由于转速调节器起主要作用，所以对转速环采用模糊控制，并设计了模糊控制器，对双闭环直流调速系统进行仿真分析，并与常规PID控制进行了对比，仿真结果表明，模糊控制有良好的动态特性，很强的抗干扰能力。关

2、键词：直流调速PID控制模糊控制系统仿真目录word教育资料..摘要I1绪论11.1课题研究背景11.2直流调速系统的国内外研究概况11.4研究双闭环直流调速系统的目的和意义22直流电机双闭环调速系统32.1直流电动机的起动与调速32.2直流调速系统的性能指标82.3双闭环直流调速系统的组成122.4直流他励电动机的数学模型132.5可控硅整流装置的数学模型152.6本章小结163常规PID控制双闭环直流调速系统的设计173.1双闭环调速系统的工程设计方法173.2双闭环直流调速系统的设计203.3设计实例2

3、43.4Matlab仿真303.5仿真结果分析333.6本章小结334结论34word教育资料..1绪论1.1课题研究背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术，在实际的拖动控制系统中，由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变，而是在某些具体场合会随工况

4、发生改变；与此同时，电机作为被控对象是非线性的，很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。因此被控制对象的参数发生改变或非线性特性，使得线性的常参数的PID控制器往往顾此失彼，不能使得系统在各种工况下都保持与设计时一致的性能指标，常常使控制系统的鲁棒性较差，尤其对模型参数变化范围大且具的非线性环节较强的系统，常规PID调节器就很难满足精度高、响应快的控制指标，往往不能有效克服模型参数变化范围大及非线性因素的影响[1]。模糊控制是智能控制的一个重要分支，在自然科学和社会科学的很多领域应用广泛，它不依赖于被控制对

5、象的精确的数学模型，而是将专家的经验及知识转化为语言控制规则，用这些控制规则去控制被控系统，能克服各种非线性因素的影响，对被控制对象的参数具有较强的鲁棒性，针对直流电动机这种参数可能发生较大变化的被控对象，采用模糊控制具有重大的研究意义[2]。1.2直流调速系统的国内外研究概况随着各种处理器的出现和发展，国外对直流调速系统的研究也在不断的进步和完善，80年代该方面的研究达到最盛的时期。大型的直流电动机的调速系统一般均采用晶闸管触发脉冲，研究人员对控制算法作了大量的研究：提出模糊PID算法、自适应PID算法、内

6、模控制的算法和I-P控制器取代PI调节器的算法等。目前，国外一些电气公司，如瑞典的ABB，德国的西门子、AEG，日本的三菱、东芝，美国的GE、西屋等，均已开发出多个数字直流调速装置，有较成熟的标准化、系列化、模板化的应用产品。word教育资料..从20世纪60年代初随着我国第一只硅晶闸管试制成功以来，晶闸管直流调速系统得到了广泛的应用和迅速的发展。目前，我国主要采用综合性最优控制、补偿PID控制、PID算法优化等方法研究数字直流调速系统。伴随各式新型控制器件的迅速发展，直流电动机晶闸管调速系统正向大功率发展，

7、并实现控制单元小型化、集成化、标准化、积木式组合化。对某些中小功率装置，正在做到使电动机和控制设备组合一体化。特别是近年来，全数字化直流调速装置在国外各厂家竟相推出，使得直流调速系统在理论和实践方面都迈上了一个新台阶[3]。1.3研究双闭环直流调速系统的目的和意义双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统。采用该系统可获得优良的静、动态调速特性。此系统的控制规律，性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础[5]。通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系

8、统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高该系统的性能，使其能够适用于各种工作场合，提高其使用效率。并以此为基础，再对交流调速系统进行研究，最终掌握各种交、直流调速系统的原理，使之能够应用于国民经济各个生产领域。1.4论文的主要研究内容本课题以直流电动机为对象，用传统PID控制和模糊控制对双闭环直流调速系统进行设计、仿真和性能对比，验