毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
一、选题背景：
在国民生产中，随着现代技术的发展，电力电子技术已得到了全面的发展，其技术已应用到各个领域[1]。在各类机电系统中由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能直流电机调速系统已广泛运用于工业、航天领域的各个方面。据资料统计，现在有的90%以上的动力源来自于电动机，电动机与人们的生活息息相关，密不可分。随着现代化步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电动机控制向更复杂的控制发展[2]。以前电动机大多使用由模拟电路组成的控制柜进行控制，现在单片机已经开始取代模拟电路作为电机控制器。目前的直流电机转速控制系统在电机运转稳速、调速、加速或减速三个方面仍然不能满足使用要求。为了克服直流电机调速系统的缺点，得到高精度的转速，随着电力电子技术的发展，使得比较普遍的用PID调节器来控制直流电机，利用各种新颖的、高性能的控制策略，来使直流电机平稳的运转，这使直流电机的各种潜在能力得到充分的发挥，使电机的性能更符合人们的使用要求[3]。直流电机调速基本原理相对于交流电机是比较简单的，只要改变电机的电压就可以改变转速了。改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用[4][5]。
二、选题的目的和意义：
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广[6]。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率[7][8]。
三、国内外研究现状：
电动机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、电动控制技术、微机应用技术的最新发展成果。正是这些技术的进步使电机控制技术在近20多年内发生了翻天覆地的变化，其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制，形成数字和模拟的混合控制系统和纯数字控制的应用，并曾向全数字化控制方向快速发展。而国外交直流系统数字化已经达到实用阶段[9][10]。目前，电机的控制有PID控制，PID控制及其控制器或智能PID控制器已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用[11]。
受益于数十年来全球经济高速成长所获得的PID控制成果,在中国市场，一大批机器设备制造商正处于蓬勃发展阶段，除满足本土市场庞大的机器设备需求外，走向国际市场，参与国际竞争也成为现实需求。在应用方面，这种控制技术已经渗透到了医疗、汽车制造、铁道运输、航天航空、钢铁生产、物流配送、饮料生产等多个方面。但是由于中国科技落后，为此，我们需要更进一步的学习、掌握与应用先进的控制技术与解决方案，以提升设备性能、档次与市场竞争力。在国外，尤其在运动控制及过程控制方面PID控制技术的应用更是越来越广泛和深入。随着科技的进步，人们对生活舒适性的追求将越来越高，PID控制技术作为一项具有发展前景和影响力的新技术，正越来越受到国内外各行业的高度重视[12]。
PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。实际中也有PI和PD控制。在运动控制系统中PID控制技术应用更为广泛，是机器人等高技术领域的技术基础，它可以对运动部件的位置、速度等进行实时控制管理，使其符合相应的控制要求。被广泛应用于汽车制造、医疗、铁道运输、航天航空、钢铁生产等领域，并受到各行各业地重视[13]。其中电机速度的控制在运动控制理论中占有至关重要的作用，本设计主要应用数字PID算法，利用PWM调制技术实现电机转速的控制。随着社会的发展用户对其性能提出了越来越高的要求，借助于数字和网络技术的智能控制已经深入到运动控制系统的各个方面，各种新技术的应用也大大提高了运动控制系统的性能，高频化、交流化和网络化成为今后的发展方向[14]。
四、PID控制算法
