雙閉環(huán)可逆直流調速系統(tǒng)

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1、..摘要本文以控制系統(tǒng)的傳遞函數為基礎，采用工程設計方法對最常用的轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)進行設計，并用MATLAB/Simulink軟件對系統(tǒng)進行了仿真。首先對雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)采用常規(guī)PID控制進行設計，電流調節(jié)器和轉速調節(jié)器都采用了PID控制器，并分別對電流環(huán)和轉速環(huán)的動態(tài)性能和抗擾動性能進行了仿真分析。其次，由于轉速調節(jié)器起主要作用，所以對轉速環(huán)采用模糊控制，并設計了模糊控制器，對雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)進行仿真分析，并與常規(guī)PID控制進行了對比，仿真結果表明，模糊控制有良好的動態(tài)特性，很強的抗干擾能力。關

2、鍵詞：直流調速PID控制模糊控制系統(tǒng)仿真目錄word教育資料..摘要I1緒論11.1課題研究背景11.2直流調速系統(tǒng)的國內外研究概況11.4研究雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的目的和意義22直流電機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)32.1直流電動機的起動與調速32.2直流調速系統(tǒng)的性能指標82.3雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成122.4直流他勵電動機的數學模型132.5可控硅整流裝置的數學模型152.6本章小結163常規(guī)PID控制雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的設計173.1雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的工程設計方法173.2雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的設計203.3設計實例2

3、43.4Matlab仿真303.5仿真結果分析333.6本章小結334結論34word教育資料..1緒論1.1課題研究背景直流調速是現代電力拖動自動控制系統(tǒng)中發(fā)展較早的技術。就目前而言，直流調速系統(tǒng)仍然是自動調速系統(tǒng)的主要形式，在許多工業(yè)部門，如軋鋼、礦山采掘、紡織、造紙等需要高性能調速的場合得到廣泛的應用。然而傳統(tǒng)雙閉環(huán)直流電動機調速系統(tǒng)多數采用結構比較簡單、性能相對穩(wěn)定的常規(guī)PID控制技術，在實際的拖動控制系統(tǒng)中，由于電機本身及拖動負載的參數(如轉動慣量)并不像模型那樣保持不變，而是在某些具體場合會隨工況

4、發(fā)生改變；與此同時，電機作為被控對象是非線性的，很多拖動負載含有間隙或彈性等非線性的因素。因此被控制對象的參數發(fā)生改變或非線性特性，使得線性的常參數的PID控制器往往顧此失彼，不能使得系統(tǒng)在各種工況下都保持與設計時一致的性能指標，常常使控制系統(tǒng)的魯棒性較差，尤其對模型參數變化范圍大且具的非線性環(huán)節(jié)較強的系統(tǒng)，常規(guī)PID調節(jié)器就很難滿足精度高、響應快的控制指標，往往不能有效克服模型參數變化范圍大及非線性因素的影響[1]。模糊控制是智能控制的一個重要分支，在自然科學和社會科學的很多領域應用廣泛，它不依賴于被控制對

5、象的精確的數學模型，而是將專家的經驗及知識轉化為語言控制規(guī)則，用這些控制規(guī)則去控制被控系統(tǒng)，能克服各種非線性因素的影響，對被控制對象的參數具有較強的魯棒性，針對直流電動機這種參數可能發(fā)生較大變化的被控對象，采用模糊控制具有重大的研究意義[2]。1.2直流調速系統(tǒng)的國內外研究概況隨著各種處理器的出現和發(fā)展，國外對直流調速系統(tǒng)的研究也在不斷的進步和完善，80年代該方面的研究達到最盛的時期。大型的直流電動機的調速系統(tǒng)一般均采用晶閘管觸發(fā)脈沖，研究人員對控制算法作了大量的研究：提出模糊PID算法、自適應PID算法、內

6、模控制的算法和I-P控制器取代PI調節(jié)器的算法等。目前，國外一些電氣公司，如瑞典的ABB，德國的西門子、AEG，日本的三菱、東芝，美國的GE、西屋等，均已開發(fā)出多個數字直流調速裝置，有較成熟的標準化、系列化、模板化的應用產品。word教育資料..從20世紀60年代初隨著我國第一只硅晶閘管試制成功以來，晶閘管直流調速系統(tǒng)得到了廣泛的應用和迅速的發(fā)展。目前，我國主要采用綜合性最優(yōu)控制、補償PID控制、PID算法優(yōu)化等方法研究數字直流調速系統(tǒng)。伴隨各式新型控制器件的迅速發(fā)展，直流電動機晶閘管調速系統(tǒng)正向大功率發(fā)展，

7、并實現控制單元小型化、集成化、標準化、積木式組合化。對某些中小功率裝置，正在做到使電動機和控制設備組合一體化。特別是近年來，全數字化直流調速裝置在國外各廠家竟相推出，使得直流調速系統(tǒng)在理論和實踐方面都邁上了一個新臺階[3]。1.3研究雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的目的和意義雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)是性能很好，應用最廣的直流調速系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動態(tài)調速特性。此系統(tǒng)的控制規(guī)律，性能特點和設計方法是各種交、直流電力拖動自動控制系統(tǒng)的重要基礎[5]。通過對轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的了解，使我們能夠更好的掌握調速系

8、統(tǒng)的基本理論及相關內容，在對其各種性能加深了解的同時，能夠發(fā)現其缺陷之處，通過對該系統(tǒng)不足之處的完善，可提高該系統(tǒng)的性能，使其能夠適用于各種工作場合，提高其使用效率。并以此為基礎，再對交流調速系統(tǒng)進行研究，最終掌握各種交、直流調速系統(tǒng)的原理，使之能夠應用于國民經濟各個生產領域。1.4論文的主要研究內容本課題以直流電動機為對象，用傳統(tǒng)PID控制和模糊控制對雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)進行設計、仿真和性能對比，驗