直流电机调速系统设计方法探讨英文.docVIP

中山大学研究生学刊 ( 自然科学、医学版 ) 第 28 卷第 2 期 JOURNAL OF TH E GRADUAT ES VOL 28 2 2 007 SUN YAT SEN UN IVER S ITY ( NATU RA L SC IENC ES、M E D IC IN E ) 2 007 直流电机调速系统的设计方法探讨 姜 宇 ( 华南理工大学自动化科学与工程学院, 广东 广州 510640) 摘 要: 本文首先介绍了双闭环直流电机调速系统的数学模型, 并为之设置 了具体参数。随后使用经典的控制器设计方法分别对电流环和转速环由内而外 的进行了设计。然后建立了使用现代控制理论的状态空间方法描述的数学模 型。为同时达到渐进跟踪和抑制扰动的目的, 通过引入了内模理论, 将原问题 转化为增广系统的镇定性问题, 从而只需为增广系统配置合适的状态反馈增 益, 这一点可通过特征根配置或者 LQR 方法来实现。接着设计了 H 无穷状态 反馈控制器, 这种方法会产生静差, 但可以不使用积分器。所有的设计方法均 在 MATLA B /S im u link 环境下进行了数值仿真并列出各自的特点。最后提出了 更进一步的设计问题, 包括观测器, 滤波器的相关问题以及混合使用各种方法 讨论。 关键词: 状态空间; 极点配置; LQR; H 无穷 1 In troduction 1 1 DC M o tor Th e dc m otor is a pow er actu ator dev ice that d elivers energy to a load. It converts d irect cu rren t e lectrical en ergy in to rotation alm ech an ical energy. A m a jo r fraction of th e torqu e gen er ated in th e roto r ( arm ature) of th e m otor is ava ilab le to d rive an ex tern a l load. Becau se of fea tu res su ch as h igh torqu e, speed con trollab ility over a w ide range, p ortab ility, w ell b ehaved speed torqu e ch aracteris tics, and ad ap tab ility to variou s types of con tro lm ethod s, dc m oto rs are st ill w ide ly u sed in num erous con trol app lication s, in clud ing robo tic m an ipu lators, tap e tran s port m echan ism s, d isk d rives, m ach in e too,l and servo valve actu ators. [ 1, pp 54 - 55 ] Th ere are two types o f d c m o tors: the fie ld cu rren t con tro lled m oto r an d th e arm atu re con tro lled d c m o tor. In th is rep or,t w e on ly d iscu ss th e arm atu re con tro lled dc m otor, w h ich u ses th e arm ature cu rren t as th e con tro l variab le. * 收稿日期: 2007 - 04 - 03  F ig 1 DC M otor 1 2 Doub le Loop Con tro l S ystem Th is typ e of con trol system cons ists of th ree ex terna l parts bes id es the m o tor itsel:f they are th e un iform con tro lled rect ifier ( U CR ) , the ad jus tab le sp eed regu lato r ( A SR ) ,