Matlab数字化无环流直流可逆调速系统的设计(2)

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2 课题研究的目的

在现代工业生产过程中使用的电力传输是必不可少的，随着生产技术的发展，产品的质量和产量增加的需求，实现自动速度控制是生产机械的要求。可调速电驱动系统，它可分为直流和交流调速。直流调速与交流调速比较，最大的优点就是直流电机可以实现“平稳调速”；它的调速不需要其它设备的配合，可通过改变输入的电压/电流，或者励磁电压/电流来调速。

直流调速具有很好的起、制动性能，平滑调速应用范围很广。而交流调速虽然维护简单方便，但调速比较困难需要和其它设备配合使用，如需要增设变频器等才能实现调速。因此在控制要求较高的生产领域直流调速系统一直广泛地应用，如在金属切削机床、造纸机等需要高性能电气传动领域仍一直在被广泛运用，直流调速是当今调速系统的主要形式。

a）直流调速系统发展史：

具有良好的速度和转矩控制性能的直流传动装置，很早应用在工业生产并一直仍在使用。早期直流传动采用有接点控制，通过开关设备切换直流电动机电枢或磁场回路电阻实现有级调速。1930年以后出现的G—M系统，它的直流电动机是由放大器控制的旋转交流机组供电，以后又出现了磁放大器和汞弧整流器供电等，实现了直流传动的无接点控制。但这种调速方法后来被晶闸管可控整流器供电的直流调速系统所取代，现在不再使用。1957年晶闸管问世后，采用晶闸管相控装置的可变直流电源一直在直流传动中占主导地位。由于电力电子技术与器件的进步和晶闸管系统具有的良好动态性能，使直流调速系统的快速性、可靠性和经济性不断提高，它在那段时间成为调速传动的主流。具有精度高，调速范围广的全数字直流调速微机控制系统今天是逐步推广，代表的是直流电气传动的发展趋势。直流传动之所以经历多年发展仍在工业生产中得到广泛应用，关键在于它能以简单的手段达到较高的性能指标。例如高精度稳速系统的稳速精度达数十万分之一，宽调速系统的调速比达1：10000以上，快速响应系统的响应时间已缩短到几毫秒以下。

很长一段时间，在工程过程中直流电动机调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点。直流电动机运行在额定转速以下，保持恒定的励磁电流，该方法可以用来改变电枢电压，以实现恒转矩调速；在额定转速以上，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。直流电动机具有良好的运行和控制特性，长期以来一直占据垄断地位的是直流调速系统，其中是当前双闭环直流调速系统是主流的直流调速系统，它具有较宽的调速范围，光滑的好，稳速精度高，在理论和实践上都比较成熟的系统，拖动领域发挥着极其重要的作用。

现在，自动调速系统的主要形式仍然是直流调速系统，直流可逆调速系统数字化具有实用性，其主要特点是： (1)传统的可控硅直流调速系统提供了大量的软件，而不是硬件，从而简化了系统结构，减少了电子元件虚焊、接触不良和漂移等引起的一些故障，而且维修方便； (2)调整动态参数方便； (3)通过设计监控、故障自诊断、故障自动复原程序提高系统的可靠性； (4)提高系统的精度是采用数字反馈； (5) 成本较低。而且，直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，又是交流调速系统的基础，因此，应首先着重研究直流调速系统，这样才可以在掌握调速系统的基本理论下更好的对交流调速系统进行研究和探索[1]。

b）国内的直流调速装置的发展现状：

综合最优控制，补偿PID控制，PID算法的优化，和一些只适用模糊控制技术等等，这些是国内对数字直流调速系统的研究，这几年智能控制将被使用。当今国内很多都是进口数字直流调速装置。然而，由于昂贵的进口设备，而且有利于的国内全数字控制的发展。今天，国内对数字直流调速装置的研究有许多大学，研究机构和厂商等等。