摘要直流感应电动机是最早发明并得到广泛应用的电机之一，它是机电设备和工业制造过程常见的驱动机构之一，但是，由于电机负载变化等因素，常导致转速难以保持在期望值。本文分析了直流感应电机的结构模型，了解了电枢电压回路控制的基本原理，并推导出直流感应电机的传递函数，利用频率响应法的相关知识设计了转速控制器。利用MATLAB软件构建直流感应电机的转速控制系统，并进行仿真，分析了仿真实验结果.实验结果表明：基于频率响应法的直流感应电机转速控制系统具有良好的动态性能，与期望结果非常接近，从而验证了该转速控制器的可行性。33424
关键词：直流感应电机、频率响应法、MATLAB、转速控制系统
毕业论文设计说明书外文摘要
Title The Design of DC Motor Speed Control System Based On The Frequency Response Method
Abstract
DC induction motor is one of the earliest invented and widely used motors. It is a kind of common actuator in the electromechanical equipments and industrial manufacturing processes. However,because of the load change of the motor and other disturbances,the speed of the motor is difficult to maintain the expected value.In this paper, the structure model of DC induction motor is analyzed.The basic principle of armature voltage control loop is discussed.The transfer function of DC induction motor is developed, and the speed controller is designed by using frequency response method.Thereafter,the corresponding speed control system is constructed by MATLAB , and the simulations are executed.Experimental results show that the designed speed control system has the desired dynamic performance. Thus the feasibility and validity of the designed speed controller are verified.
Keywords DC induction motor, frequency response method, MATLAB ，Speed control system
目 次
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 直流感应电机调速系统的研究现状 1
1.3 课题主要研究任务 3
2 直流感应电机的调速原理 4
2.1 直流感应电机的基本构造 4
2.2 直流感应电机的工作原理 5
2.3 电枢回路电压调速控制的基本原理 5
2.4 本章小结 6
3 直流感应电机的模型 7
3.1 直流感应电机的控制模型结构 7
3.2 直流感应电机的数学模型 8
3.3 直流感应电机的传递函数 9
3.4 本章小结 10
4 转速控制器的设计 11
4.1 频率响应法 11
4.1.1 频率响应法的基本原理 11
4.1.2 频率响应法的相关指标 12
4.2 控制器的传递函数设计 13
4.3 本章小结 18
5 仿真实验与分析 19
5.1 电机闭环系统的传递函数 19
5.2 闭环系统单位阶跃响应仿真 19
5.3 转速控制系统的仿真 20
5.4 仿真结果分析 22
5.5 本章小结 22
总结与展望 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 研究背景及意义
直流感应电动机是最早出现并得到广泛应用的一种电机，发展到现在，已经被应用在工业自动化、机械设备、交通工具、航空领域中。在电力拖动领域，随着变频器的出现形成交流调速技术的日渐成熟和低成本化，在不断侵蚀着直流调速的“地盘”，但直到今天，直流调速仍固守着日渐缩小的“阵地”。直流电机具有调速性能好、调速方便平滑，调速装置简单、调范围广等特点，能承受频繁冲击负载、过载能力强（由变频器和交流电机构成的交流调速系统，还有一定差距），能实现频繁速启、制动及逆向旋转，能满足各种机械负载的特性要求。早期的直流感应电机由模拟电路、数字电路、放大器、非线性电路组成，电路复杂且功能很少，不能灵活的调速。最近随着科学技术的发展，直流感应电机得到了飞速发展，其组成电路也得到了很大的改善，调速方面也得到了较大发展，但是，电机负载变化等因素，常导致转速难以保持在期望值。如何建立这种工况下合理的电机控制模型，并设计相应的转速控制算法，显得非常必要。频率响应法在现在的控制工程中经常用的研究方法，是现在十分热门的一个分析法，能够清楚有效地反应控制系统中的一些性能参数。本课题研究在一定负载作用下，建立直流感应电动机合理的控制模型，并利用电枢回路控制原理，设计相应的电机转速控制算法，使电机在既定负载时，可快速地达到期望转速，保持良好的转速控制性能。由于直流调速系统的调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，一般都采用直流电机拖动。直流调速技术迅速发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆、宽调速、高精度的电机拖动领域一直居于垄断地位。 MATLAB频率响应法的直流感应电机转速控制系统设计:http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_30527.html