【62页】毕业论文_直流电动机控制.doc文档精品范文 ㊣ 精品文档 值得下载

在日常生活的家用电器和消费电子产品如电冰箱，空调，等中，都大量使用着各种各样的电动机。

据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。

同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。

电动机与人的生活息息相关，密不可分。

电气时代，电动机的调速控制般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。

简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。

这类控制可通过继电器，可编程控制器和开关元件来实现。

还有类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。

绪论本章介绍了直流电机的特点及其发展概况，然后介绍了直流电机在工业控制等领域中的具体应用，同时阐述了直流电机控制中有待研究的问题。

并在此基础之上介绍了本课题的选题背景和意义，最后列出了本文研究的主要内容及全文的结构安排。

直流电动机控制的发展历史及研究现状直流电动机控制的发展历史常用的控制直流电动机有以下几种第，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，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，出现了发电机电动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至数十比较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易电气工程学院毕业设计第页共页地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，方面可得到平滑的制动特性，另方面又可减少能量的损耗，提高效率。

但发电机电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和些辅助励磁设备，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动机系统，使调速性能指标又进步提高。

特别是它的系统快速响应性是发电机电动机系统不能比拟的。

但是汞弧变流器仍存在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定的危害等。

第四，年世界上出现了第只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。

由于它具有体积小响应快工作可靠寿命长维修简便等系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。

晶闸管变流装置的放大倍数在以上，比机组放大倍数高倍，比汞弧变流器放大倍数高倍在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。

从世纪年代中后期起，以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成次大的跃进。

同时，控制电路也实现了高度集成化小型化高可靠性及低成本。

以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大，直流调速技术不断发展。

随着微型计算机超大规模集成电路新型电子电力开关器件和新型传感器的出现，以及自动控制理论电力电子技术计算机控制技术的深入发展，直流电动机控制也装置不断向前发展。

微机的应用使直流电气传动控制系统趋向于数字化智能化，极大地推动了电气传动的发展。

近年来，些先进国家陆续推出并大量使用以微机为控制核心的直流电气传动装置，如西门子公司的公司的等等。

随着现代化步伐的加快，人们生活水平的不断提高，对自动化的需求也越来越高，直流电动机应用领域也不断扩大。

例如，军事和宇航方面的雷达天线，火炮瞄准，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳得跟踪等控制工业方面的各种加工中心，专用加工设备，数控机床，工业机器人，塑料机械，印刷机械，绕线机，纺织机械，工业缝纫机，泵和压缩机等设备的控制计算机外围设备和办电气工程学院毕业设计第页共页公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，打印机，传真机，复印机等设备的控制音像设备和家用电器中的录音机，录像机，数码相机，洗衣机，冰箱，电扇等的控制。

随着计算机，微电子技术的发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制策略也发生了深刻的变化。

电动机控制技术的发展得力于微电子技术，电力电子技术，传感器技术，永磁材料技术，微机应用技术的最新发展成就。

变频技术和脉宽调制技术已成为电动机控制的主流技术。

正是这些技术的进步使电动控制技术在近二十年内发生了很大的变化。

其中，电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台，而采用微处理器，通用计算机控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了迅速发展。

电动机的驱动部分所采用的功率器件经历了几次的更新换代以后，速度更快，控制更容易的全控型功率器件和逐渐成为主流。

功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。

其中，脉宽调制方法，变频技术在直流调速和交流调速系统中得到了广泛应用。

永磁材料技术的突破与微电子技术的结合又产生了批新型的电动机，如永磁直流电动机，交流伺服电动机，超声波电动机等。

由于有微处理器和传感器作为新代运动控制系统的组成部分，所以又称这种运动控制系统为智能运动控制系统。

所以应用先进控制算法，开发全数字化智能运动控制系统将成为新代运动控制系统设计的发展方向。

在那些对电动机控制系统的性能要求较高的场合如数控机床，工业缝纫机，磁盘驱动器，打印机，传真机等设备中，要求电动机实现精确定位，适应剧烈负载变化，传统的控制算法已难以满足系统要求。

为了适应时代的发展，现有的电动机控制系统也在朝着高精度，高性能，网络化，信息化，模糊化的方向不断前进。

直流电动机控制的研究现状数字直流调速装置，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定范围功率和电流大小的直流电机，同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，电气工程学院毕业设计第页共页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，使其具备了广阔的应用前景。

国外主要电气公司如瑞典的公司德国的西门子公司公司日本的三菱公司东芝公司美国的公司西屋公司等，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。

我国从世纪年代初试制成功第只硅晶闸管以来，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，补偿控制，算法优化，也有的只应用模糊控制技术。

随着新型电力半导体器件的发展，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。

因此我国直流电机调速也正向着脉宽调制，简称方向发展。

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。

本课题主要研究内容及意义由于变频技术的出现，交流调速直冲击直流调速，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。

稳速很难达到要求原因在于数字直流调速装置中的调节器对被控对象及其负载参数变化适应能力差。

直流电机的数学模型很容易得到，这使得经典控制理论在己知被控对象的传递函数才能进行设计的前提得到满足，大部分数字直电气工程学院毕业设计第页共页流调速控制器就是建立在此基础上的。

然而，在实际的传动系统中，电机本身的参数和拖动负载的参数并不如模型那样成不变，尤其对于中小型电机，在些应用场合随工况而变化同时，直流电机本身是个非线性的被控对象，许多拖动负载含有弹性或间隙等非线性因素，因此，被控对象的参数变化与非线性特性，使得线性常参数调节器顾此失彼，不能使系统在各种工况下都能保持设计时的性能指标，往往使得控制系统的鲁棒性差，特别是对于模型参数大范围变化且具有较强非线性环节的系统，常规调节器难以满足高精度快响应的控制要求，常常不能有效克服负载模型参数的大范围变化以及非线性因素的影响。

在工程上，这种控制器就很有可能满足不了生产的需求，如轧钢工业同轴控制系统回转窑传动装置轧辊磨床拖板电控系统等都需要在生产过程中保持稳定的转速要求，而生产负载参数却是随着工况变化的。

模糊控制不要求被控对象的精确模型且适应性强，为了克服常规数字直流调速装置的缺点，可将模糊控制与调节器结合，形成复合控制方案，设计能在负载模型参数的大范围变化以及非线性因素的影响下均可以满足控制稳定转速精度要求的直流电机控制器。

直流电机的运行原理直流电机的结构图直流电机的物理模型图其中，固定部分有磁铁，这里称为主磁极固定部分还有电刷。

转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。

其中个小圆圈是为了方便的表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的上图表示台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分定子上，装设了对直流励磁的静止的主磁极和，在旋转部分转子上装设电枢铁心。

电气工程学院毕业设计第页共页定子与转子之间有气隙。

在电枢铁心上放置了由和两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分