毕业论文课题相关文献综述
{title}毕业论文课题相关文献综述
{title}文 献 综 述 一、选题的背景和意义 随着全球经济的迅速发展，能源和环境之间矛盾重重。一方面有限的能源日益难以满足人们无限的需求，阻碍了经济的发展，另一方面，随着能源的消耗，能源枯竭、环境污染的问题也迫在眉睫。中国作为能源消耗大国，在节能方面大有潜力可以挖掘。有调查报告指出，中国大城市的污染状况目前是全世界最为严重的，全世界空气污染最严重的20个城市，有十个在中国。根据调查，大气污染的70%来自汽车尾气的排放，电动汽车以其依靠电能驱动车辆，电能在驱动汽车行驶过程中基本不排放有害气体，对环境不会造成污染等特点使得电动汽车的研究越来越受到重视。二电机调速系统是电动汽车的重要部分，是电动汽车的心脏。电动汽车的驱动装置有许多种，直流电机使用简便，具有良好的启动性和调速性，是目前使用最广泛的一种。 直流调速系统在工矿企业应用广泛，是店里拖动控制系统的一个重要的研究方向。单闭环系统启动电流不是最大，扰动造成的动态偏差大，所有反馈都在一个调节器上，参数整定困难，不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。由于现在一般对直流电动机的调速和转矩控制机性能要求高，其中最典型的是电流双闭环控制的直流调速系统。对抗电网电压扰动和抗负载扰动都要很好的调节作用。 二、直流调速系统的国内外研究概述 随着各种处理器的出现和发展，国外对直流调速系统的研究也在不断的进步和完善，80年代该方面的研究达到最盛的时期。大型的直流电动机的调速系统一般均采用晶闸管触发脉冲，研究人员对控制算法做了大量的研究：提出模糊PID算法、自适应PID算法、内模控制的算法和I-P控制器取代PI调节器的算法等。目前，国外一些电器公司，如瑞典的ABB，德国的西门子，AEG，日本的三菱、东芝，美国的GE、西屋等，均已经开发多个数字直流调速装置，有较成熟的标准化、系列化、模板化的应用产品。 从20世纪60年代初随着我国第一只硅晶闸管试制成功以来，晶闸管直流调速系统得到了广泛的应用和迅速的发展。目前，我国主要采用综合性最优控制、补偿PID控制、PID算法优化等方法研究数字直流调速系统。伴随各式新型控制期间的迅速发展，直流电动机晶闸管调速系统正向大功率发展，并实现控制单元小型化、集成化、标准化、积木式组合化。对某些中小功率装置，正在做到使电动机和控制设备组合一体化。特别是近年来，全数字化直流调速装置在外国各厂家竞相推出，使得直流调速系统在理论和实践方面都迈上了一个新台阶。 三、双闭环直流调速系统 1、双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。 在单闭环系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动时的电流和转速波形。当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速过程必然拖长。 在实际工作中,我们希望在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这样的理想起动过程波形，这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流（转矩）受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。 实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程，按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么采用电流负反馈就能得到近似的恒流过程。问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠电流负反馈发挥主作用，因此我们采用双闭环调速系统。这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用在不同的阶段。 2、双闭环直流调速系统的组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能 。 四、双闭环直流调速系统国内研究现状 邵雪卷[1]在其《双闭环直流调速系统的研究》中分析了转速电流双闭环直流调速系统采用常规PI调节器进行速度控制时存在的输出限幅和转速超调问题,并给出了解决超调问题的各种控制方案。本文针对内模控制在闭环直流调速系统中的应用,给出了实验结果,并和常规PI调节器进行速度控制时的系统进行比较。通过对其论文的阅读，使我认识到采用合适的控制方案不仅可以成功消除电机在起动过程中的转速超调,而且使系统获得良好的动态和静态性能。 张贞艳，左 瑞[6]在其《双闭环直流调速系统的设计与仿真》主要是采用工程设计法，对转速、电流双闭环直流调速系统进行了设计，又利用Simulink 实用工具对系统进行了仿真， 最后通过对仿真结果的分析， 进一步验证了双闭环调速系统的优越性。 赵 利[9]在其《双闭环直流调速仿真系统的设计与实现》主要论述面向电气原理结构图仿真方法无需编程且不需推导系统的动态数学模型，系统的建模过程接近实际系统的搭建过程，仿真结果的可信度很高。其论文以工程上用的最多的双闭环直流调速系统为例，详细介绍系统建模过程、元器件参数设置及建模注意的问题，并对仿真结果进行分析。通过深入阅读，我初步掌握该方法，这有助于我对所学理论的理解，提高实践动手能力。 参考文献 [1]邵雪卷,张井岗,赵志诚,陈志梅.双闭环直流调速系统的研究[J].电气电子教学学报，2008 [2]阮毅,陈维钧.运动控制系统[M].北京:清华大学出版社, 2006 [3]李国勇,谢克明.控制系统数字仿真与CAD[M].北京:电子工业出版社, 2003 [4]常鸣,袁浩,郝莹.基于MATLAB engine 的自动控制原理仿真实验设计[J]. 电气电子教学学报, 2006 [5]李国勇.智能控制及其MATLAB实现[M].北京:电子工业出版社, 2005 [6]张贞艳，左 瑞.双闭环直流调速系统的设计与仿真[J].机电产品开发与创新,2011 [7]张晓华.控制系统数字仿真与CAD[M].北京:机械工业出版社,2006 [8]黄坚.自动控制原理及其应用[M].北京:高等教育出版社,2004 [9]赵 利.双闭环直流调速仿真系统的设计与实现[J].山西大同大学学报(自然科学版),2010 [10]周渊深.交直流调速系统MATLA仿真[M].北京：中国电力出版社，2005 [11]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2008 [12]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2006 [13]王鑫，张丽玲.转速、电流双闭环直流调速系统设计[J].科技信息，2010 [14]张崇巍.运动控制系统[M].武汉：武汉理工大学出版社，2004. [15]杨怀林.基于 Matlab/Simulink 双闭环调速系统设计及仿真[J].佳木斯大学学报，2007 [16]焦斌,董枫,樊秀芬.神经元控制器在直流调速系统中的仿真研究[J].北京:计算机仿真,2004 [17]郑力新,周凯汀,玄光男.遗传算法在双闭环直流调速系统在线优化中的应用[J].上海:机电一体化,2001 [18]卢建强,孙培德,顾宝龙.专家控制用于双闭环直流调速系统中[J].北京:电气时代,2004 |
