传统电机作为机电能量的转换器，在工业和生活中都有了广泛应用。近年来，各种新技术如电子、电气自动化、微型计算机等得到了迅猛发展，直流电机调速技术也快速应用了这些新型技术，如大规模集成、数字化、智能化、光电化等，使得直流调速向着高精度、高响应速度、高稳定型、低成本、低能耗快速前进。直流感应电机调速技术在国外发展的比较早，因而在西方国家在这方面更具优势，例如西门子、通用电气等研发并大规模生产了多种类型的高性能的调速设备。

随着PWM技术的发展，我国直流电机调速也正向着脉宽调制方向发展。目前我国大部分数字化控制直流调速装置还是依靠进口。但由于进口设备价格昂贵，所以国内许多大专院校、科研单位和厂家也都在开发全数字直流调速装置。我国关于数字直流调速系统的研究只要有：PID算法优化，模糊控制技术，补偿PID控制。随着新型电力半导体器件的发展，我过直流电机调速系统也正向着脉宽调制的方向发展。目前国内的主要调速系统主要有以下几种：基于STC89C52RC微控制器发生PWM信号并输出给驱动模块L298来实现控制直流电机的调速系统[2],基于ARM的的直流电机调速系统[3]，以DSO芯片TMS320F2812为无级调速系统的主控芯片，以模糊自适应PI作为控制算法，以IR2136为驱动芯片设计无刷直流电机的调速系统[4]，以及基于PLC控制技术的大功率直流电机调速系统等等[5-9]。

相对国内而言，国外对于电动机转速的控制系统起步比国内早，发展也就比国内相对更快一些。从80年代中后期起，国外各大电气公司在竞相开发数字式调速传动装置，特别是采用了微机及其他先进技术，使数字式直流调速装置具有很高的精度、优良的控制性能和强大的抗干扰能力。国外现在所研究出的调速系统主要有以下几种：基于PWM的智能直流电机转速控制系统,通过PID控制器采集系统数据，帮助永磁直流电机实现转速控制的控制系统[11]，近几年来，国外各大公司纷纷推出以DSP为基础的内核，配以电机控制所需的外围功能电路，集成在单一芯片内的称为DSP单片电机控制器，价格大大降低，体积缩小，机构紧凑，使用便捷，可靠性提高[12-14]。

1.3  课题主要研究任务

    本章在说明本文的研究工作之前先介绍了直流电机调速系统的背景和意义，然后介绍了国内外现在调速系统的研究现状，介绍了国内外现在所用调速的方法，自然的引出了本文的研究主题。本课题主要以典型的直流感应电机为基础，利用频率响应法的相关知识设计转速控制器，然后在MATLAB中模拟仿真转速控制系统，验证算法的有效性。

2  直流感应电机的调速原理

2.1  直流感应电机的基本结构

图2-1 直流电机的结构图

1-机座 2-主磁极 3-励磁绕组 4-风扇 5-轴承 6-轴 7-端盖 8-换向极 9-换向极绕组 

10-端盖 11-电刷装置 12-换向器 13-电枢绕组 14-电枢铁心

直流电机结构如图2-1所示。其主要组成部分有：                                                              

（1）定子部分：包括机座、主磁极、换向极和补偿绕组等

（2）电枢部分：包括电枢贴心、电枢绕组和换向器等

（3）电刷装置部分：包括电刷、刷握、刷杆和导电环等