文档介绍：毕业设计(论文)开题报告
学生姓名:
学号:
专业:
电气工程及其自动化
设计(论文)题目:
基于单神经元的直流调速
系统设计
指导教师:
2011
年
2
月
24
日
毕业设计(论文)开题报告
(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写
2000字左右的文献综述
文献综述
1、引言
直流电机广泛用于各行业和民用的设备、仪器调速当中。以前用滑差直流电机、调压稳压电源、模拟信号可控硅调速等,常常有调速不均匀、线路可靠性差、功耗大、调节范围小、调试困难等诸多问题,尤其是功率较大,百瓦以上的调速电路问题更大。用单片机对本系统实现高效智能化的控制,不仅解决了上面的问题,还增加了速度数显、速度数字设置、精确稳速、定时运行和定时正反转、数据保存等功能。
直流电机是最常见的一种电机,在各领域中得到广泛应用。与交流电机相比,直流电机结构复杂,成本高,运行维护困难。但是直流电机具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力强等许多优点,因此在许多行业中仍有应用。近年来,直流电机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现,采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(pulse width modulation,简称PWM)已成为直流电机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点,更重要的是这种调速方式很容易在单片机控制系统中实现,因此具有很好的发展前景。
2、概述
直流电机的双闭环调速系统的结构如图1所示,电流调节和速度调节之间实行串联联接,及以速度调节器ASR的输出,作为电流调节器ACR的输入,再用电流调节器ACR的输出,作为晶闸管触发器AT的控制电压,从而调节晶闸管变流器的整流电压Ud,这样,两种调节作用就能互相配合,相辅相成。为了获得良好的静态、动态性能,两个调节器一般都采用PI调节器。
图1中转速调节器ASR和电流调节器ACR的型式和参数将在设计过程中决定。
转速电流双闭环调速系统属于多环系统,电流环是内环,转速环是外环。设计先从内环
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入手,首先设计电流调节器,把电流环等效为转速环中的一个环节,再设计转速调节器。设计方法是根据对闭环工作的要求,选择典型系统的类型,然后按最佳参数为闭环系统设计合适的调节器,最后求出调节器参数。
Ia
TA
Ui
M
Uth
ACR
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ASR
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m
AT
+
—
Un
TC
图1 直流电机双闭环调速系统结构控制框图
单神经元PID
PID控制具有结构简单、稳定性能好、可靠性高等优点,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。在控制理论和技术飞速发展的今天,工业过程控制领域仍有近90%的回路在应用PID控制策略。PID控制中一个关键的问题便是PID参数的整定。但是在实际的应用中,许多被控过程原理复杂,具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点。在噪声、负载扰动等因素的影响下,过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化。这就要求在PID控制中,不仅PID参数的整定不依赖于对象数学模型,并且PID参数能够在线调整,以满足实时控制的要求。智能控制(IntelligentControl)是一门新兴的理论和技术,它是传统控制发展的高级阶段,主要用来解决那些传统方法难以解决的控制对象参数在大范围变化的问题,其思想是解决PID参数在线调整问题的有效途径近年来,智能控制无论是理论上还是应用技术上均得到了长足的发展,随之不断涌现将智能控制方法和常规PID控制方法融合在一起的新方法,形成了许多形式的智能PID控制器。它吸收了智能控制与常规PID控制两者的优点。首先,它具备自学****自适应、自组织的能力,能够自动辨识被控过程参数、自动整定控制参数、能够适应被控过程参数的变化;其次,它又具有常规PID控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高、为现场工程设计人员所熟悉等特点。正是这两大优势,使得智能PID控制成为众多过程控制的一种较理想的控制装置。文中主要介绍几种智能PID控制器的常见构成形式,并分析各自的特点。
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单神经元的PID结构控制器流程图
单神经元PID控制的闭环结构模型如图2所示
x1(k)
r(k)
控
制
算
法
y(k)
u(k)
x2(k)
控制
对象
u(k)
x3(k)
_
1/z
K
图2 单神经元控制的闭环结构模型
图2中r(k)为给定值,u(k)为单神经元PID算法输出的控制量,y(k)为系