双闭环直流调速系统控制性能分析与研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着现代工业的不断发展，以直流电动机为基础的双闭环调速系统在现代工业控制领域应用广泛。

目前各种闭环直流调速系统中，电流调节器和速度调节器通常采用结构简单、控制精度高、易于工程实现的常规pid控制器，由于直流电动机的非线性和结构参数易变化等特点，使得常规pid控制器参数的整定往往难以达到最优状态，再加上pid控制方法往往在系统快速性与稳定性之间不能两者兼顾，从而无法获得令人满意的动态性能。

而模糊控制可以不依赖于被控对象的精确数学模型，并且能适用于非线性、时变的复杂对象以及多变量系统，突破 pid 方法的局限，对控制系统的动态响应有较好的鲁棒性。

2. 课题关键问题和重难点

1.关键问题： 1）解决控制系统动态特性不太理想的问题；2）解决对电机时变、非线性系统控制效果不佳的问题；3）采用传统pid控制时，在存在多变量耦合、时变、大时滞、强干扰等复杂动态特性的系统中，pid很难获得理想的控制效果，甚至产生不稳定。

而采用模糊控制，不需要精确的数学模型，以模糊数学为理论基础，根据实测数据或工程经验概括抽象成一系列模糊规则，并借助计算机来完成控制。

本设计是通过对比传统pid控制与模糊控制的优劣，选择最优控制。

3. 国内外研究现状（文献综述）

19世纪先后，直流电气传动诞生，在20世纪70年代以前，由于直流传动具有优越的可控性能，因此广泛采用直流电动机作为电机直流调速系统。

20世纪70年代，交流笼型电机进入了可调速领域，从而直流调速器被交流调速所代替。

但是由于直流电动机具有较好的运动性能和控制特性，长期以来一直占据垄断地位，就目前来看，直流调速器仍然是自动调速系统的主要形式。

4. 研究方案

两种方法对双闭环直流调速系统进行控制。

方案一，基于pid控制的双闭环直流调速系统，pid控制单元由比例单元（p）、记分单元（i）、微分单元（d）组成。

该控制器是一种广泛应用的控制器，其时域的数学模型可以用微分方程表示为：，其中，、分别为控制器的输入、输出；、、分别为比例系数、积分时间常数和微分时间常数。

5. 工作计划

第1周：调研和基本资料查阅、相关资料阅读学习第2周：确定课题，消化课题，完成开题报告第3周：初步确定总体的设计方案第4周：模块化划分并进行相应的设计第5周：设计调速系统总体结构，设计电流调节器和转速调节器第6周：运用PID控制器进行控制，给出算法，运用MATLAB中的Simulink软件进行仿真,得出转速与电流的仿真结果,分析得出结论,找出缺陷第7周：运用模糊控制器进行控制,给出算法,运用MATLAB中的Simulink软件进行仿真,得出转速与电流的仿真结果,分析得出结论,对两种控制方法的出的结果进行比较第8周：完善与测试第9周：演示测试，资料整理第10~11周：撰写修改毕业设计论文第12周：提交论文，资料整理，准备答辩第13-14周：论文评阅，参加答辩