电力拖动课程设计

作 者 段发鑫

系 (院) 信息工程学院

专 业 电气工程及其自动化

年 级 2010级

学 号 K031041513

指导教师 耿东山

日 期 2013.5.5

基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统

摘 要：

本文主要研究了直流电机的数学模型、直流电动机调速系统工作原理、电机调速系统的常规PID控制器的设计方法及其参数的常规控制原理。通过MATLAB来仿真PID控制器的参数对控制性能的影响，来进一步研究数字PID控制器的设计方法及其在直流调速系统的的应用。

关键词：直流电机；；

Abstract

This text mainly studied the design method of the controller of routine PID of the mathematical models, the continuous current motor velocity modulation system operate priniple, dynamo velocity modulation system of continuous current dynamo and the routine control of its parameter priniple.Pass MATLAB to imitate the parameter of true PID controller's impact for control performance, come to further search figure PID the design method of the controller and it is in the d.c. velocity modulation system of of application.

Key words：Continuouscurrent dynamo;The system of continuous current motor velocity modulation;PID;MATLAB;Figure PID;大致应用了“通电导体在磁场中受力的作用”的原理，励磁线圈两个端线同有相反方向的电流，使整个线圈产生绕轴的扭力，使线圈转动要使电枢受到一个方向不变的电磁，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换， 即进行所谓“换向”。为此必须增添一个叫做的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转,这就是直流电动机的工作原理—a—b—c—d—B刷。ia与磁场相互作用，产生电磁力f,方向根据左手定则确定，如图b所示，作用在电枢圆周切线方向的电磁力f将产生电磁转矩Tem,方向为逆时针。当电磁转矩Tem大于负载转矩T2和空载转矩T0之和时，在电磁转矩Tem下，电枢以n速度按逆时针方向旋转，同时，转动的电枢绕组切割恒定磁场，感应电动势e,方向按右手定则确定，与ia正好相反。转过180度的位置后，由于电刷A通过换向片仍与处在N极下的元件边相连，所以从空间上看，ia的方向不变，即从A刷-d-c-b-a-B刷，电磁转矩Tem仍是逆时针方向，因此n也不变，但是ia相对元件abcd来说，已经改变了方向，所以直流电动机在运行时有一下几个特点：

(a)①电刷间外施电压U和外电流I均为直流，通过换向片和电刷的作用，在每个电枢线圈内流动的电流ia变成了交流，同时产生的感应电动势e也是交流。

②元件内的感应电动势e和电流ia的方向相反，所以称e为反电动势。

③某一固定的电刷只与处在一定极性磁极下的导体相连接，由于处在一定机性下的导体电动势和电流的方向是不变的，因此，由电枢电流所产生的磁场在空间也是基本上固定不变的。

④电磁转矩Tem起驱动作用，也就是n与Tem同方向，所以只要电动机外部持续不断的供给电能，电动机就有持续不断的电磁转矩Tem去驱动生产机械或设备。然而，只有一个元件的电动机，其所产生的电磁转矩是脉动的。所以实际电动机中在圆周表面均匀开有较多的槽，槽内嵌放着相当多的元件，使所得的电磁转矩基本上保持不变。

3 直流电机的数学模型及参数

3.1数学模型

直流电机的数学模型计算是直流调速系统设计的