题目：直流无刷电机的数字调速

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，采用了滑模变结构的控制方案。为此，本文主要研究了以下三个方面的内容。一、无刷直流电动机数字调速理论及其系统设计 通过对无刷直流电动机运行原理的分析，得到了它的工作特性。然后以此为基础并结合课题的具体要求给出了相应的控制系统模型。按照模型的功能划分，对调速系统的主要功能模块给出了硬件电路设计。二、变结构控制理论的研究及其在直流调速系统中的应用 在对变结构控制理论的基础原理进行阐述后，详细地分析了如何将其在直流调速系统中应用，并针对本系统设计了控制算法。三、实验电路的软、硬件设计及调试运行 根据系统要求，设计了实验电路进行制板调试，并且根据上述原理设计软件，实现变结构控制算法在实际中的应用。实验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。对本调速系统的研究，也为以后同类系统的设计、开发提供了一定的参考。