毕业设计--直流电机模糊控制系统设计

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1、 本科毕业设计说明书 （论文）本科毕业设计说明书 （论文） 第 1 页 共 25 页 1 1 绪论绪论 直流电动机经常被当做控制元件来使用，离生活越来越近。PID 控制法是控制直 流电机常用的方法。在有些情况下，控制器都是在对象有精确数学模型的基础上建立 起来的。但是，还有其他在许多情况下，由于各方面的原因，生产过程或者被控对象 的精确数学模型无法建立。在构建模型的过程中，一些参数需要估计，而且在解决这 些参数的过程中，往往会因为对整个控制过程和它的系统特性没有做到全面的了解， 从而导致了精简后的数学模型在说明原来的系统上存在较大的偏差，使得设计的系统 变得没有实用价值；还有一些由于在生产环境

2、中，没有合适的测量方法，或者由于空 间因素，整个测量过程中没办法安装测量装置最后导致了数学模型无法建立13。目 前，随着科技的不断进步，如今研究的控制系统中将会经常涉及到多变量、非线性、 时变的系统，在这种情况下，要建立数学模型也是非常困难的，或者在这个情况下根 本不能建立模型。在这种背景下，传统的控制理论和技术迎来了新的要求和挑战。 一种可以处理语言信息能力的模糊控制理论的提出克服了上面所出现的问题。 在模糊控制理论的基础上设计出了模糊控制器，而且它能够模仿操作员工的手动控 制。这种模糊控制器对已知受控对象的数学模型无明确的要求，但是，需要注意：模 糊控制器对已知被控对象的数学模型无明确的要

3、求，并不是在对受控对象无了解的情 况下提出的46。恰恰相反，它仍然需要对受控对象有一定的了解，只不过它们是以 知识的模型的形式而并不是用数学模型表达的。所以，在直流电动机中应用模糊控制 对现代生活有着重大的意义，也是一个新的里程碑。 1.1 1.1 本课题研究的背景和意义本课题研究的背景和意义 随着时代的发展，交流和直流调速不断冲击着，但是我国在这个直流调速领域中 的研究不断深入，专家们研制出了全数字直流调速系统7。这个调速系统有着较高的 精度，而且很实用，使得直流调速系统成为工业过程中不可缺的一部分。 直流调速系统有稳速、调速和加减速这个三种控制要求。在目前的控制过程中， 对于调速和加减速已

4、经得到了良好的实现，但是在生产过程中稳速的效果不是很理 想，达不到预想中的的效果。稳速需要的是电机在一定的精度以所规定的的转速稳定 的运行，在某些干扰下，转速波动也不会有比较大的变化。 在某些情况下，受控对象和负载参数的变化很快，使得 PID 调节器没办法及时适 应，因此稳速的要求很难达到标准。直流电动机本身是一个非线性的被控制对象，有 本科毕业设计说明书 （论文）本科毕业设计说明书 （论文） 第 2 页 共 25 页 许多的间隙性和弹性的扰动存在，如果有很多的变化量，PID 调节器将无法顾及。以 致最终的设计结果不能达到设计时所需的要求，将会得到鲁棒性较差的控制系统。在 这样的系统中常规的 PID 常常不能有效地克服负载、 非线性因素和模型参数的变化因 而无法达到高精度和快响应的要求。所以在生产过程中这种控制器很难满足生产要 求。 模糊控制对被控对象的模型没有明确的要求，而且它的适应性强，通过和 PID 调 节器的结合， 组成模糊 PID 的控制方案能有效地克服常规数字直流电动机调速装置的 缺点，进而设计出能在各种情况下，均可以使得直流电动机能达到稳