基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统的实现毕业论文
18页1、 基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统的实现作 者 系 (院) 专 业 电气工程及其自动化 年 级 学 号 指导教师 日 期 学生诚信承诺书本人郑重承诺:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:日期:论文使用授权说明本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。签名:导师签名:日期 基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统的实现摘 要:本文主要研究了直流电机的数学模型、直流电动机调速系统工作原理、电机调速系统的常规PID控制器的设计方法及其参数的常规控制原理。通过MATLAB来仿真PID控制器的参数对控制性能的影响,来进一步研究数字PID控制器的设计方法及其在直流调速系统的
2、的应用。关键词:直流电机;直流电动机调速系统;PID;MATLAB;数字PID;1 引言计算机仿真技术是应用电子计算机对研究对象的数学模型进行计算和分析的方法。对于从事控制系统研究与设计的技术人员而言,MATLAB 是目前控制系统计算机辅助设计实用有效的工具。这不仅是因为它能解决控制论中大量存在的矩阵运算问题更因为它 提供了强有力的工具箱支持。与控制系统直接相关的工具箱有控制系统、系统辨识、信息处理、优化等。还有一些先进和流行的控制策略工具箱,如鲁棒控制、u 分析与综合、神经网络、模糊预测控制、非线性控制设计、模糊逻辑等。可以说目前理论界和工业界广泛应用和研究的控制算法,几乎都可以在 MATLAB中找到相应的工具箱。同时MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK,它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强等优点,成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型 ,然后利用 SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析 , 从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。 由于直流
3、电动机具有良好的启、制动性能,在电力拖动自动控制系统,如轧钢机及其辅助机械、矿井卷扬机等领域中得到了广泛应用。在直流电动机闭环调速系统中,大多采用结构简单、性能稳定的常规PID控制技术即使在日本,PID控制的使用率也达到84.5%。它具有容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点,同时它原理简单,参数物理意义明确,理论分析体系完整,并为工程界所熟悉,因而在工业过程控制中得到了广泛应用。尽管自1940年以来,许多先进控制方法不断推出,但PID控制器仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业过程控制中。本文就是以此为基础,在对常规PID的探讨中,利用MATLAB软件中SIMULINK来仿真和模拟PID对直流调速系统的调速的影响。在基于常规PID的研究的基础上来进一步探索数字PID在直流调速系统的实现。2 直流电动机工作原理大致应用了“通电导体在磁场中受力的作用”的原理,励磁线圈两个端线同有相反方向的电流,使整个线圈产生绕轴的扭力,使线圈转动。要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩,关键在于:当线圈边在不同极性的磁极下,如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换, 即进行所谓“换向”。为此必须增添
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