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直流调速系统新型算法的研究

贾艳华

  当今,自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展,而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。本文主要研究直流调速系统,它主要由三部分组成,包括控制部分、功率部分、直流电动机。长期以来,直流电动机因其具有调节转速比较灵活,方法简单,易于大范围内平滑调速,控制性能好等特点,一直在传动领域占有统治地位。在工业领域中,直流调速系统虽然采用传统的PID控制已经取得基本满意的效果,但从另一方面也应看到,实际的传动系统并不如模型那样一成不变,电机本身的参数和拖动负载的参数(如转动惯量)在某些应用场合会随工况而变化,此时的传统算法便常常顾此失彼,不能使系统在各种情况下都保持设计时的性能指标。因此,本文在传统双闭环PID控制的基础上,保留内环,改变外环控制器的设计方法,主要采用了滑模变结构的控制方案。为了解决在负载扰动下存在静态误差的问题,在此方案的基础上,设计了负载外扰观测器,通过前馈思想来补偿扰动产生的静差问题。首先,根据系统动态物理规律,建立系统动态数学模型;然后在此模型基础上应用滑模变结构控制,设计外环滑模控制器;内环主要采用工程近似的方法,分析频率特性,采用PI控制,将内环设计成典型的一型系统。本文对该方案进行了仿真,并与智能PID控制(转速环)和单神经元自适应PID控制(转速环)的直流调速系统进分析比较,结果表明,采用滑模变结构控制对系统参数的摄动、外界参数的变化、系统不确定模态和模型不确定具有完全鲁棒性的优点,且算法简单,快速性好,动态恢复特性快,与另外两种算法和传统PID控制方案比具有比较明显的优势。文章又指出,智能控制(包括滑模变结构控制、模糊逻辑控制)可以充分利用其非线性、变结构、自寻优等各种功能来克服电气传动系统中这些变参数与非线性等因素对系统的影响,从而大大提高了系统的鲁棒性。本文主要对冷轧钢工艺、整套调速系统、滑模控制算法的理论基础知识做了探讨。为了保证工艺的完整性,本文还对单轧卷取机张力控制进行了研究,提出通过控制直流电机的工作电流来达到控制卷绕张力的目的,即在给定了张力参数T值以后,电机输出的电流值也就定了。经仿真证明,这种张力控制是比较合理的控制方案。……   
[关键词]:冷轧;滑模变结构控制;静态误差;单神经元;自适应控制;PID控制;直流传动;张力控制
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河北工业大学2000年
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