直流电动机动态控制的研究

论文摘要

直流电动机具有良好的机械特性,能在大范围内平滑调速、起动、制动和正反转等,目前在传动领域仍占主要地位。随着新型控制器件和控制方法的不断出现,晶闸管供电的直流调速系统被广泛的应用到直流调速系统当中。对于直流调速系统来说,它在不断更新和发展,数字化的控制装置已成为直流电动机动态控制的一个重要发展趋势。本文在分析国内外有关直流电动机动态控制研究现状的基础上,针对在起动过程中存在着振荡和超调的缺点,提出了一种两个转速环的双闭环调速系统,并对其动态控制品质做了充分的理论分析。本系统的下位机是靠两块单片机实现的,包括晶闸管触发主电路控制模块、驱动电路模块、同步信号产生电路模块、反馈传输电路模块、转速测量显示模块、转速设定模块,其中主电路采用可控硅三相半控桥式整流电路;上位机主要用VB处理得到试验数据,利用单片机存储数据,串口把要测转速值与计算机通讯,发送给PC机,连接ACCESS数据库进行存储,通过VB界面把转速随时间变化的波形显示出来。可以直观得到调速的动态特性曲线,便于做进一步的研究。动态控制方法采用模糊自整定PID控制算法,提高了系统的动态性能,直流电动机双闭环调速系统依靠此控制算法实现调节和控制功能,使电动机在突加和突减负载的情况下,稳定在设定转速范围内;在突加和突减速的情况下,快速、稳定的调节电机转速。本文通过大量与转速和电流环的双闭环调速系统的对比试验,分析试验结果,试验研究表明:(1)最大超调量σ%为9.8%～16%,振荡次数为1～2次,调节时间200～210ms,基本达到系统稳和快的要求。(2)动态指标中的跟随性能指标—快速性和稳定性往往是相互矛盾的。降低了σ%则拖长了t_s;缩短了t_s提高了快速性,但往往又使σ%增大。在设计时以哪一个条件为主,则要从生产工艺要求来决定。对于要求较高的系统,还需要通过附加校正环节去解决。(3)此外,在考虑技术指标时,还要充分注意到系统可靠性和整个装置的经济性。此动态控制系统结构简单,成本较抵,具有一定的推广和应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 直流电动机调速系统概况
• 1.2 国内外直流电动机动态控制发展现状
• 1.3 直流电动机动态控制系统的应用
• 第2章 绪论
• 2.1 选题的目的与意义
• 2.2 主要研究内容
• 第3章 直流电动机特性和调速性能指标
• 3.1 并励电动机特性
• 3.2 调速系统的性能指标
• 3.3 两个转速环的双闭环直流电动机调速系统品质分析
• 第4章 直流电动机动态控制方法
• 4.1 模糊自整定PID原理
• 4.2 模糊自整定PID参数控制器设计
• 第5章 转速测量装置设计
• 5.1 直流电动机转速测量方法
• 5.2 光电式码盘传感器转速测量
• 5.3 转速测量误差分析
• 第6章 直流电动机动态控制系统设计
• 6.1 系统的组成和结构原理
• 6.2 系统硬件设计
• 6.3 系统软件设计
• 6.4 系统抗干扰设计
• 第7章 数据测量、存储和发送
• 7.1 转速数据的测量与存储
• 7.2 转速数据的发送
• 第8章 VB上位机设计
• 8.1 接收存储模块设计
• 8.2 分析、显示模块设计
• 8.3 VB上位机软件设计
• 第9章 试验方法与结果分析
• 9.1 试验条件与方法
• 9.2 试验内容
• 9.3 试验结果分析
• 第10章 结论与建议
• 10.1 结论
• 10.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 在期间所发表论文