直流电动机双闭环控制系统设计与分析【毕业论文】.doc

本科毕业设计 （20 届） 直流电动机双闭环控制系统设计与分析 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘　要 【摘要】随着现代工业过程控制系统的日益复杂和控制精度的日益提高，传统的PID控制器参数整定的方法越来越不能满足工业需求，针对这一现况，提出了一种利用粒子群(PSO) 优化算法对PID参数进行整定的改进策略。通过PSO算法和传统工程设计方法对直流双闭环调速系统的工业典型被控对象一系列的仿真分析、比较、研究，发现PSO算法能获得更好的动态性能指标，有更快的跟随性与更好的鲁棒性，体现了PSO算法在PID控制器参数整定的优越性。 【关键词】PSO算法；双闭环控制系统；PID；Simulink。 Abstract 【ABSTRACT】With the increasing of the modern industrial process control systemss complexity and the controlling accuracy, the traditional PID controller parameter tuning has more and more difficulties to meet industrial demand.For this situation,a modified particle swarm optimization applied to PID parameter tuning is put forward.Through a series of simulation analysis, comparison, research on the industrial typical controlled object of a DC motor double closed loop speed regulation system by the PSO algorithm and the traditional engineering design method,it turns out that the PSO algorithm method obtains better dynamic performance indicators,faster following performance and better robustness.So the PSO algorithm method has better performace on the PID controller parameters tuning. 【KEYWORDS】PSO algorithm；double closed loop control system；PID；Simulink 目　录 1 绪论 1 1.1 选题背景 1 1.2 课题基本内容 1 1.2.1 研究对象 1 1.2.2 课题的主要工作 2 2 双闭环直流调速的工作原理 3 2.1 调速系统系统的性能指标 3 2.1.1 调速系统的稳态性能 3 2.1.2 调速系统的动态性能 3 2.2 开环调速系统 3 2.3 转速单闭环调速系统 3 2.4 转速电流双闭环直流调速系统 4 2.4.1 稳态结构图和静特性 4 2.4.2 双闭环调速系统的起动过程 5 2.4.3 双闭环调速系统的动态扰动性能分析 6 3 PID控制器 8 3.1 PID控制器简介 8 3.1.1 PID控制器的产生 8 3.1.2 PID整定的现状 8 3.2 PID控制器的基本原理 8 3.3 PID控制器参数对控制性能的影响 9 3.3.1 比例系数对系统性能的影响 9 3.3.2 积分时间对系统性能的影响 9 3.3.3 微分时间对系统性能的影响 9 4 粒子群优化(PSO)算法介绍 10 4.1 PSO算法的背景 10 4.2 基本PSO算法 10 4.3 PSO算法的设计步骤 11 4.4 PSO整定PID参数的目标函数选取 11 4.5 改进PSO算法 11 5 双闭环直流调速设计与分析 13 5.1 双闭环直流调速设计 13 5.2 电流调节器的工程设计 13 5.2.1 电流环动态结构图的化简 13 5.2.2 电流调节器的设计 14 5.2.3 电流调节器的参数计算 15 5.3 转速调节器的工程设计 16 5.3.1 转速环动态结构图的化简 16 5.3.2 转速调节器的设计