双闭环直流调速系统动态稳定性的分析与研究开题报告

1. 研究目的与意义

在现代的工业生产过程中，许多生产机械要求在一定范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能。

随着电力电子技术的发展，近代直流调速系统以结构和数学模型简单、转矩易于控制、调速精度高、范围广、能承受频繁的冲击负载等优点在调速系统中占统治地位并能够满足生产过程自动化系统中各种不同特殊运行要求。

就目前而言，不断多样化和复杂化的应用场合，全数字控制直流调速装置已作为最新控制水平的调速方式，但该控制系统的动态稳定性同样不可忽略。

2. 课题关键问题和重难点

1.关键问题：1）直流双闭环调速系统数学模型的建立以及动态参数指标； 2）bode图、根轨迹、pid进行 matlab仿真和在抗负载扰动和各种干扰下，利用相应的控制算法，尽可能消除转速波动的影响； 3）在对bode图、根轨迹、pid进行 matlab软件调试时要对动态参数调节指明方向； 4）对bode图、根轨迹、pid进行 matlab仿真结果与理论分析的误差进行分析； 5）在系统起动过程中，如果仅采用单闭环直流调速系统，就不能很理想的控制电流的动态波形。

因为单闭环直流调速系统只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流，当电流超过临界电流值以后，负反馈便起作用，限制了电流的冲击。

而在实际过程中，我们希望调速系统在起动过程中充分利用电机的允许过载能力，在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值，使电机尽可能用最大的加速度起动，从而转入稳态运行，并且转速负反馈不再依靠电流负反馈发挥主作用。

3. 国内外研究现状（文献综述）

由于直流电机易于实现速度调节和转矩控制，因而大约在20世纪30年代起就开始使用直流调速系统。

直流调速系统的发展过程是一个从简单到复杂、从开环到闭环、从单环到多环、从单向调速到可逆调速的不断丰富完善的过程。

从最早的旋转变流机组供电、磁放大器控制发展到静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现直流调速。

4. 研究方案

三种系统稳定性判别的方法：方案一，首先根据系统框图建立数学模型，写出传递函数，写出能实现的程序代码，运行程序，利用matlab函数marign()运行程序得到bode图和计算频域指标。

再根据系统bode图计算出相角稳定裕度﹥0，系统稳定，否则系统不稳定。

再根据调试的仿真结果与理想结果相比。

5. 工作计划

第1周：接受任务书，领会课题含义，查找和阅读相关资料，理解课题，掌握单闭环直流调速系统的工作原理；第2周：继续查阅相关资料，并翻译不少于3000字的外文文献，论证设计的可行性，研究设计方案和设计思路；第3周：确定设计方案和关键技术，拟定采取的解决措施，撰写毕业设计开题报告；第4周：指导教师审阅开题报告，提出修改意见，学生整改并完成毕业设计开题报告，同时开始模块化划分并进行相应的研究及MATLAB软件的基础知识点的学习和应用；第5周：开始建立数学模型，用MATLAB软件绘制单闭环直流调速系统的工作原理图；第6周：理解掌握Bode图、根轨迹、PID如何对系统稳定性的判别；第7周：根据所学知识，对Bode图、根轨迹、PID进行 MATLAB仿真；第8周：在单闭环系统的学习基础上，利用双闭环直流调速系统的特性，继续建立数学模型并对Bode图、根轨迹、PID进行 MATLAB仿真；第9周：对上述三种仿真结果利用控制算法进行调试，使仿真结果更加逼近理想结果并尽可能消除扰动作用下对转速波动的影响；第10周：演示仿真结果以及数据的演练，同时列写毕业论文大纲，准备起草论文；第11周：进行系统的整体调试，整理资料，撰写毕业论文；第12周：修改、完善毕业论文，本周末提交毕业论文；第13周：指导教师审阅毕业论文，修改后准备毕业答辩；第14周：毕业设计答辩及成绩评定。