直流电机双闭环运动控制系统课程设计报告书

第1章 绪论1.1 运动控制系统讨论背景电机自动控制系统广泛应用于机械模具，矿产冶金，石油化工，轻工纺织，军工等与军民企业密切相关的行业。这些行业中绝大部分生产机械都采纳电动机作原动机。有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济，以与电能的合理运用都具有十分重要的现实意义。自从电动机发明到上个世纪 90 年代，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到沟通电动机与其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器，通过在 DJDK-1 型电力电子技术与电机控制试验装置上的调试,并应用 MATLAB 软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。1.2 课题目前的讨论应用现状近几十年来，电力拖动系统得到了快速的进展。随着新型电力电子器件的发明，为了进一步提高电动机自动控制系统的性能，有关讨论工作正围绕以下几个方面展开：1.2.1 常规调速系统介绍电力电子器件的不断进步，为电机控制系统的完善提供了物质保证，新的电力电子器件正向高压，大功率，高频化和智能化方向进展。智能功率模块（IPM）的广泛应用，使得新型电动机自动控制系统的体积更小，可靠性更高。传统直流电动机的整流装置采纳晶闸管，虽然在经济性和可靠性上都有一定优势，但其控制复杂，对散热要求也较高。电力电子器件的进展，使称为第二代电力电子器件之一的大功率晶体管（GTR）得到了越来越广泛的应用。由于晶体管是既能控制导通又能控制关断的全控型器件，其性能优良，以大功率晶体管为基础组成的晶体管脉宽调制（PWM）直流调速系统在直流传动中使用呈现越来越普遍的趋势。1.2.2 应用现代控制理论在过去，人们感到自动控制理论的讨论进展很快，但是在应用方面却不尽人意。但近年来，现代控制理论在电动机控制系统的应用讨论方面却出现了蓬勃进展的兴旺景象，这主要归功于两方面原因：第一是高性能处理器的应用，使得复杂的运算得以实时完成。第二是在辨识，参数估值以与控制算...