基于pid算法直流电机系统设计与实现开题报告.pdfVIP

开题报告

1.课题名称：

基于pid算法直流电机系统设计与实现

2.总述：

常用的控制电力系统直流电机有以下几种：第一，最初的直流调速系统是采用

恒定的直流电压向电力系统直流电机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现

调速。这种方法简单易行设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、

不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。第二，三十年代末，出现了发电

机-电力系统直流电机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流

管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、

较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电力系统直流电机减速时，可以通过发

电机非常容易地将电力系统直流电机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可

得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机、电力

系统直流电机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电力系统直流电机相当的

旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。第三，自出现汞弧变流

器后，利用汞弧变流器代替上述发电机、电力系统直流电机系统，使调速性能指标

又进一步提高。特别是它的系统快速响应性是发电机、电力系统直流电机系统不能

比拟的。但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维

护人员会造成一定的危害等。。

3、设计要求：

数字直流调速装置，从技术上，它能成功地做到从给定信号、调节器参数设定、

直到触发脉冲的数字化，使用通用硬件平台附加软件程序控制一定范围功率和电流

大小的电力系统直流电机，同一台控制器甚至可以仅通过参数设定和使用不同的软

件版本对不同类型的被控对象进行控制，强大的通讯功能使它易和PLC等各种器件

通讯组成整个工业控制过程系统，而且具有操作简便、抗干扰能力强等特点，尤其

是方便灵活的调试方法、完善的保护功能、长期工作的高可靠性和整个控制器体积

小型化，弥补了模拟直流调速控制系统的保护功能不完善、调试不方便、体积大等

不足之处，且数字控制系统表现出另外一些优点，如查找故障迅速、调速精度高、

维护简单，使其具备了广一阔的应用前景。

4、设计的主要内容与技术参数：

国外主要电气公司如瑞典的ABB公司、德国的西门子公司、AEG公司、

日本的三菱公司、东芝公司、美国的GE公司、西屋公司等，均已经开发出多个数字

直流调速装置，有成熟的系列化、标准化、模板化的应用产品。

我国从20世纪60年代初试制成功第一只硅晶闸管以来，晶闸管直流调速系统

也得到迅速的发展和广泛的应用。目前，晶闸管供电的直流调速系统在我国国民经

济各部门得到广泛的应用。

我国关于数字直流调速系统的研究主要有:综合性最优控制，补偿PID控制，PID

算法优化，也有的只应用模糊控制技术。[19]

随着新型电力半导体器件的发展，IGBT(绝缘栅双极型晶体管)具有开关速度快、

驱动简单和可以自关断等优点，克服了晶闸管的主要缺点。因此我国电力系统直流

电机调速也正向着脉宽调制（pulsewidthmodulation,简称PWM）方向发展。[16]

我国现在大部分数字化控制直流调速装置依靠进口。但由于进口设备价格昂贵，也

给出了国产全数字控制直流调速装置的发展空间。目前，国内许多大专院校、科研

单位和厂家也都在开发全数字直流调速装置。

5、课题研究的目的和意义：

由于变频技术的出现，交流调速一直冲击直流调速，但综观全局，尤其是我国

在此领域的现状，再加上全数字直流调速系统的出现，更提高了直流调速系统的精

度及可靠性，直流调速系统仍将处于十分重要地位。

对于直流调速系统转速控制的要求有稳速、调速、加速或减速三个方面，而在

工业生产中对于后两个要求已能很好地实现，但工程应用中稳速指标却往往不能达

到预期的效果，稳速要求即以一定的精度在所需要的转速稳定运行，在各种干扰不

允许有过大的转速波动。

6、课题研究的目标：

由于变频技术的出现，交流调速一直冲击直流调速，但综观全局，尤

其是我国在此领域的现状，再加上全数字直流调速系统的出现，更提高了直流调速

系统的精度及可靠性，直流调速系统仍将处于十分重要地位。

对于直流调速系统转速控制的要求有稳速、调速、加速或减速三个方面，而在

工业生产中对于后两个要求已能很好地实现，但工程应用中稳速指标却往往不能达

到预期的效果，稳速要求即以一定的精度在所