课程设计（论文）-直流电机速度pid控制与仿真

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1、┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸长春大学课程设计说明书题目名称直流电机速度PID控制与仿真院（系）电子信息工程学院专业（班级）自动化13403学生姓名指导教师起止日期2016.10.24——2016.11.04┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸直流电机速度PID控制与仿真摘要：在本次课程设计中重点研究直流电机的工作原理以及直流电机的各种调速方法。在调速控制中，我们包含两个大的部分，一个是

2、直流电机的开环控制，另一个是直流电机的闭环控制，在直流电机的闭环控制中，又分别介绍转速闭环控制和PID闭环控制，并且对直流电机的每个模型进行建模并仿真，观察其动态性能，分析研究直流电机的各个控制的优缺点。关键词：直流电动机；转速控制；PID控制；Matlab仿真┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸DCMotorSpeedPIDControlandSimulationAbstract:Inthiscurriculumdesign,theworkprinc

3、ipleofDCmotorandDCmotorspeedcontrolmethodsarestudied.Inspeedcontrol,weincludetwoparts,oneistheopenloopcontrolofDCmotor,theotherisaclosedloopDCmotorcontrolinDCmotorclosed-loopcontrol,andintroducesthespeedclosed-loopcontrolandPIDcontrol,andeachmodeloftheDCmoto

4、rformodelingandsimulationtoobservethedynamicperformanceanalysisofDCmotorcontrolandtheadvantagesanddisadvantagesofeach.Keywords:DCmotor;speedcontrol;PIDcontrol;Matlabsimulation┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸目录第一章直流电动机的工作原理及基本结构11.1直流电机的结构11.2

5、直流电机的基本工作原理11.3本章小结2第二章直流电机开环系统仿真32.1Matlab简介32.2直流电机的稳态模型32.4本章小结6第三章直流电机PID控制73.1PID控制简介73.2比例（P）调节特性73.3比例积分（PI）调节特性83.4比例积分微分（PID）调节特性83.5PID的动态数学模型93.7本章小结13总结14参考文献15┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸第一章直流电动机的工作原理及基本结构1.1直流电机的结构如下图1-1所示是直

6、流电机的物理模型，由图可以看出，直流电动机结构中有换向器、电刷，磁极和转子，在实际直流电机中，还包括机座和端盖，换向磁极、主磁极、机座和端盖，电刷装置组成电机的定子，电枢绕组、电枢铁心、转轴、轴承和换向器构成电机的转子。图1-1直流电机模型图中N、S为定子的磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子，我们又叫它电枢。线圈的a、d端连接到两个相互绝缘的换向片上。换向片上面有不动的电刷，电刷和转子线圈与外电路是连通的。1.2直流电机的基本工作原理当我们在AB相加上直流电压源后，

7、电流方向为dcba，我们由楞次定律可知，在N上S下的情况下，电枢有向左的力，是电枢向左运动，当电枢转动180度时，由于换向器的作用，使电流的方向发生改变，电流方向为abcd，虽然电流方向发生改变，但是力的方向没有发生改变，仍然是向左的，正因为如此，可以使电机一直朝一个方向运动下去,但是由于转子只有1个磁极的关系，在磁场中的受力并不均匀，所以这样的电机在转的时候会有明显的震颤感觉，所以实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈分布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定的规律连接起来，当线圈增加时，相应的磁极也

8、要增加。共15页第15页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸直流电机是电能转换装置，它将电能转换为机械能，当电枢上有直流电通过时，会在电枢绕组上感应电动势，称为电枢电动势，电枢电动势与电机转速成正比，表达式分别为：（1.1）（1.2）在上式中，n为直流电机转速、R为电枢电阻、为电动机电动势常数、励磁磁通（Wb）。我们可以看出，