直流电动机转速控制系统设计研究现状

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直流电机转速控制发展现状最早的直流电机转速控制系统出现在二十世纪初，它仅借助简单的继电器等控制电器实现直流电动机的启动、停车以及有级调速。控制的精度不高而且控制速度相对缓慢。30 年代电机放大机控制的出现，使得控制系统从断续控制发展到连续控制，这样的控制系统能够随时检查被控对象的工作状态，并根据输出量与给定量的偏差，对被控对象进行自动调整。相对最早的断续控制，这种控制方式使系统的控制精度、控制速度以及可靠性都得到了一定的提升。但是，不论是电机继电器控制还是电机放大机控制，控制系统的主要部件都是模拟器件，由于模拟器件本身不可避免的缺陷，如存在温漂、零漂电压等，导致控制系统的精度得不到进一步的提升。从二十世纪 50 年代末期开始，电力电子技术的迅猛发展使得直流电机转速控制技术水平有了突破性的提高。继晶闸管这一大功率固体可控整流元件出现后，相继出现了如门极可关断晶闸管（GTO）、电子功率晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（P-MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、静态感应晶体管（SIT）、静态感应晶闸管（SITH）等。在这个不断发展的过程中，控制元件的电气特性不断得到改善，控制系统的性能从根本上得到了提升，因此说电力电子器件的发展和应用是现代电机转速控制技术发展的基础。1964 年电机脉冲宽度调制（PWM）技术的出现，使得直流电机转速控制系统的发展迈上了一个新的台阶，一直到今天，绝大部分直流电动机转速的控制系统都采用了 PWM 技术。68492

随着计算机技术的普及和数控技术的应用，特别是微处理器的出现，转速控制系统又发展到一个新的阶段。通过微处理器能够实现直流电动机转速系统的数字化控制。如今应用于直流电动机控制系统的微处理器类型有多种，除开最基本的微处理器——单片机之外，还发展了数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）、可编程片上系统（PSoC）等一系列处理器。微处理器的应用使得控制系统结构变得简单,可靠性得到了提高,操作维护更加方便,电动机稳态运行时转速精度可达到更高水平,能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求。因此不仅应用于在直流电动机的转速控制，同时广泛应用于其他工业过程及设备控制中。不仅如此，随着网络技术的普及，信息化的直流电动机自动控制系统正在出现。这种控制系统采用嵌入式控制器，在嵌入式操作系统的软件平台上工作，控制系统自身所具备的通信功能为远程监控、远程故障检测、远程维护提供了可能性。目前已经研制成功了基于开放式自由操作系统 Linux 的数字式伺服系统。论文网

现如今，直流电动机转速控制系统已经进入了一个全新的发展阶段，它以直流电动机为被控对象，以电力电子半导体器件作为控制元件，结合不断发展的控制理论、电子技术和微处理器技术、传感器检测技术以及通信技术，构成一门具有相对独立性的技术，在现在工业生产和过程自动控制起到了越来越重

要的作用。

2 直流电动机转速控制系统设计研究现状

直流电动机转速控制系统算法的发展经历了两个不同的阶段。第一个阶段是基于经典控制理论，以反馈控制为核心，针对线性单输入单输出系统的控制算法。基于线性单输入单输出系统的频域分析、根轨迹分析、频域分析综合而得到的 PID 控制，是经典控制理论的精髓，在电气传动等广泛领域内沿用了几十年。它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一