直流调速系统的产生与发展都与其他学科紧密相关。例如直流调速系统与神经网络的结合用于智能机内检测；专家控制用于双闭环直流调速[8]。首先它与电机学有紧密地联系，因为对于调速来说，电机是控制对象，对控制对象的研究越深入控制效果才会越好。其次与半导体变流技术的发展密不可分，电力电子技术元器件的性能越好及其可供选择的种类越多，调速系统的性能才会越好。微型计算机的发展，尤其是微控制器的发展为直流调速系统的进一步发展奠定了基础。正如现场总线PROFIBUS在现场中对直流调速系统的网络控制[6]。微控制器在这里的应用，改变了控制系统的结构，改变了传感元件的检测技术，并且使各种先进控制算法得以实现。任何设计都不是终极设计，都在随着其他科技的发展而不断完善。

2直流电动机调速系统

2。1直流电动机简介

2。1。1直流电动机的工作原理

直流电动机的结果模型如图2-1所示。位于磁场中的导体，有效受力线段为ab及cd两线段。当导体线圈abcd在图示位置时，根据图中磁场方向和导体中的电流方向，按电磁力定律，用左手定则判断，导体ab段所受的电磁力向左，cd段所受电磁力向右，它们的合力使线圈受到逆时针方向的转矩。这种由电磁力产生转矩称为电磁转矩。在电磁转矩作用下，整个导体线圈将逆时针转动。当导体ab由N磁极下面转到S磁极下、导体cd由S磁极下转到N磁极下时，导体中的电流方向不变，但穿过导体的磁力线方向发生变化，导体受力方向改变，整个线圈导体所受到的电磁转矩方向将由逆时针方向变为顺时针方向，直流电动机不能实现连续的旋转运动。

图2-1 直流电动机的结构模型

    为实现直流电动机的旋转，需要保持导体所受电磁转矩的方向不变，也就是要求有效受力导体段在不同极性的磁极下面通过的电流方向也不同。当导电体ab、cd在图示位置时，电流的路径是：直流电源正极—电刷A—ab段导体—cd段导体—电刷B—直流电源负极。有效受力导体ab、cd段所受电磁力方向按左手定则确定，此时电机的电磁转矩方向为逆时针，导电体ab、cd在电磁转矩的作用下逆时针方向旋转。导电体ab由N极下面转到S极下、导电体cd由S极下面转到N极下时，由于换向器和电刷的配合作用，导电体abcd中的电流改变了方向。这样就使固定磁性的磁极下的导体中流过的电流方向固定，保证了有效导体段所受电磁力方向不变，因此整个电动机线圈的电磁转矩方向不变，从而使直流电动机能够持续向同一方向转动，实现了用连续的旋转运动带动轴上生产机械的使用目标。

2。1。2直流电动机的运行特性

直流电动机的运行特性主要有两条:一条是工作特性，另一条是机械特性，即转速-转矩特性。分析表明，运行性能因励磁方式不同而有很大差异，下面主要对并励电动机的运行特性加以研究。

工作特性是指电动机的端电压U=UN，励磁电流If=IfN时，电动机的转速n、电磁转矩Te和效率 与输出功率的关系，即n， ， 。由于实际运行中 较易测得，且 随 的增大而增大，故也可把工作特性表示为n， ， 。上述条件中， 为额定励磁电流，即输出功率达到额定功率 、转速达到额定转速 时的励磁电流。

先看转速特性 。从电动势公式 和电压方程可知

上式通常称为电动机的转速公式。此式表示，在端电压U、励磁电流 均为常值的条件下，影响并励电动机转速的因素有两个：一是电枢电阻压降；二是电枢反应。当电动机的负载增加时，电枢电流增大， 使电动机的转速趋于下降；电枢反应有去磁作用时，则使转速趋于上升；这两个因素的影响部分地互相抵消，使并励电动机的转速变化很小。实用上，为保证并励电动机的稳定运行，常使它具有稍微下降的转速特性。