文档介绍：中山大学研究生学刊( 自然科学、医学版)
第 28 卷第 2 期 JOURNAL OF TH E GRADUAT ES VOL 28 2
2 007 SUN YAT SEN UN IVER S ITY ( NATU RA L SC IENC ES、M E D IC IN E ) 2 007
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直流电机调速系统的设计方法探讨
姜宇
( 华南理工大学自动化科学与工程学院, 广东广州 510640)
摘要: 本文首先介绍了双闭环直流电机调速系统的数学模型, 并为之设置了具体参数。随后使用经典的控制器设计方法分别对电流环和转速环由内而外的进行了设计。然后建立了使用现代控制理论的状态空间方法描述的数学模型。为同时达到渐进跟踪和抑制扰动的目的, 通过引入了内模理论, 将原问题转化为增广系统的镇定性问题, 从而只需为增广系统配置合适的状态反馈增益, 这一点可通过特征根配置或者 LQR 方法来实现。接着设计了 H 无穷状态反馈控制器, 这种方法会产生静差, 但可以不使用积分器。所有的设计方法均在 MATLA B /S im u link 环境下进行了数值仿真并列出各自的特点。最后提出了更进一步的设计问题, 包括观测器, 滤波器的相关问题以及混合使用各种方法讨论。
关键词: 状态空间; 极点配置; LQR; H 无穷
1 In troduction
1 1 DC M o tor
Th e dc m otor is a pow er actu ator dev ice that d elivers energy to a load. It converts d irect cu rren t e lectrical en ergy in to rotation alm ech an ical energy. A m a jo r fraction of th e torqu e gen er ated in th e roto r ( arm ature) of th e m otor is ava ilab le to d rive an ex tern a l load. Becau se of fea tu res su ch as h igh torqu e, speed con trollab ility over a w ide range, p ortab ility, w ell b ehaved speed torqu e ch aracteris tics, and ad ap tab ility to variou s types of con tro lm ethod s, dc m oto rs are st ill w ide ly u sed in num erous con trol app lication s, in clud ing robo tic m an ipu lators, tap e tran s port m echan ism s, d isk d rives, m ach in e too,l and servo valve actu ators. [ 1, pp 54 - 55 ]
Th ere are two types o f d c m o tors: the fie ld cu rren t con tro lled m oto r an d th e arm atu re con
tro lled d c m o tor. In th is rep or,t w e on ly d iscu ss th e arm atu re con tro lled dc m otor, w h ich u ses th e arm ature cu rren t as th e con tro l variab le.
* 收稿日期: 2007 - 04 - 03
F ig 1 DC M otor
1 2 Doub le Loop Con tro l S ystem
Th is typ e of con trol system cons ists of th ree ex terna l parts bes id es the m o tor itsel:f they are th e un iform con tro lled rect ifier ( U CR ) , the ad jus tab le sp eed regu lato r ( A SR ) , the ad ju stab le cu rren t regu lator ( ACR ), sep arate ly. U s ing class ical m ethod, th e