直流调速系统的鲁棒控制论文

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1、直流调速系统的鲁棒控制毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题背景及研究现状11.1.1课题背景11.1.2研究现状31.2本课题研究的内容5第2章直流调速系统数学模型的建立62.1直流调速系统的概述62.1.1直流电机的工作原理62.1.2直流电机的调速方法62.2直流调速系统的数学模型的建立102.2.1直流电机的数学模型102.2.2直流调速系统的数学模型112.2.3控制问题的形成152.3本章小结16第3章基本理论知识173.1李亚普诺夫稳定性定理173.2线性定常系统的稳定

2、性分析183.3鲁棒控制基本思想193.4LMI解法193.5MATLAB仿真203.6本章小结23第4章控制器设计及控制系统仿真研究244.1直流调速系统鲁棒控制器的推导及结论244.1.1直流调速系统鲁棒控制器的设计推导244.1.2系统参数选择及鲁棒控制器推导结论264.2控制系统仿真研究264.3本章小结36I结论37参考文献38致谢40附录1开题报告41附录2文献综述47附录3中期报告51附录4英文翻译57附录5英文原文61I参考文献第1章绪论1.1课题背景及研究现状1.1.1课题背景现代社会中

3、，电能是使用最广泛的一种能源。这是因为电能在生产、传输、分配、转换、控制和管理等方面都非常方便。电能的生产和使用中，电机起着重要的作用。从能量转换角度来看，电机中有发电机和电动机之分。把机械能转换成电能的电机为发电机；反过来，把电能转换成机械能的电机为电动机。电动机作为原动机，已广泛应用于各行各业，大至冶金企业使用的高达上万千瓦的电动机，小至小功率电机、乃至几瓦的微电机。在各类原动机中，电动机的容量已超过总容量的60%。根据应用场合的要求和电源的不同，电动机有直流电动机、交流同步电动机、交流感应电动机，以

4、满足不同需要的特种电动机。40年代以后，由于受第二次世界的影响，自动控制技术得到很大发展，出现一系列新的控制电机。70年代以后，由于现代控制理论的创立，以及大功率电力电子元微电子器件、变频技术以及微型计算机技术取得一系列进展，为直流调速技术的发展创造了物质和理论基础。在现代的工业生产中，几乎无处不使用电力传动装置。电力工业和其它工矿企业、农用机械、尖端技术以及国防武器系统都广泛的使用电机及电力拖动技术，都需要各种各样的自动控制设备。其中电动机调速系统又是应用比较广泛的一种控制系统。比如在生产中加工一定的零

5、件、完成某一特定的生产自动线以及实现整个车间或工厂的自动化等等，往往需要几台、几十台甚至几百台的电机。因此，电机的控制就显的很重要了。电动机需要调速主要是由于电动机所服务的对象不同而提出的要求，因为不同的生产机械要求有不同的运行速73参考文献度，甚至一台生产机械在不同的生产过程时需要不同的运行速度。例如，轧制不同钢种或不同规格的钢材时，要求以不同的速度进行轧制，这就要求我们根据生产工艺的要求，来改变电机拖动系统的运转速度；例如，中央空调系统根据制冷或制热量的不同，要求调节压缩机的运转速度，等等。这些也就是

6、工程上所讲的调速问题。众所周知，电动机有两大类，一类是直流电动机：另一类是交流电动机。交流电机特别是鼠笼式异步电动机有一些明显的特点：制造成本低、重量轻、惯量小、可靠性和运行效率高、免维护、无电刷和换向器，所以能在恶劣环境中安全运转。但是交流电动机的电源来自市电50Hz，无法改变，要实现变频调速，势必要设计一台专用的变频器，任务很清楚，但是，自从第一台交流电动机在1885年问世以后，人们一直致力于变频器的研究开发工作，终究未能取得突破性进展，到本世纪60年代以前，交流拖动主要只能用在恒速拖动，调速拖动可以

7、说是直流电动机拖动一统天下，交流电动机尽管结构简单，价格低廉，但不能实现象直流电机那样调速性能的缺憾经历了将近一个世纪。同交流电机相比，直流电机最大的优点就是可以实现“平滑而经济的调速”，还比较方便，可以通过调节电枢供电电压，电枢中串联电阻，励磁回路串联电阻来实现，可见直流电机调速有三种方法，而且调节电枢供电电压的方法容易实现平滑、无级、宽范围、低损耗的要求。尽管直流电动机调速，就其性能而言，可以相当满意，但因其结构复杂，惯量大，维护麻烦，不适宜在恶劣环境中运行，73参考文献而且很难实现我们预期的工作指标

8、，传统控制器都是基于系统的数学模型建立的，因此，控制系统的性能好坏很大程度上取决于模型的准确性，这正是传统控制的本质。现代控制理论可以解决多输入、多输出控制系统的分析和控制设计问题，但其分析与综合方法也都是在取得对象数学模型基础上进行的，而数学模型的精确程度对控制系统性能的影响很大，往往由于某种原因，对象参数发生变化使数学模型不能准确地反映对象特性，从而无法达到期望的控制指标，为解决这个问题，控制系统的鲁棒性研究成为现代控制理