直流调速系统设计designofdcspeedregulatingsystem(附件)【字数：11743】
摘 要摘 要 由于直流电机所具有的良好启动性能以及调速特性，所以在现代生活中的应用非常广泛，它的特点是最大转矩大，启动矩大，也可以在一个很大范围的平滑的控制速度，且操作简单，效率高。因此，它被广泛地应用于高性能可控电驱动领域。而交流电机调速与它相比时，因为直流调速电机的电枢和励磁是分开的，所以可以精准的控制电枢电流和励磁电流，交流调速没它的有办法做到精确的控制，就是因为电枢和励磁是耦合的。所以在轧机、造纸等行业的转矩要求高的行业上，直流调速控制仍有广泛的应用。本文属于电机控制的设计。该设计综合运用了电机学，自动控制系统，AMESim和C++Builder等知识，通过硬件画出了电路控制图，然后运用电机的配置软件对电机进行速度控制后，观察电机的运动速度变化情况，之后用AMESim做出电机调速模型，然后调试获得一组最佳参数，最后用C++Builder设计一个控制界面后，再编写控制程序控制电机转动并将其运动曲线表现在控制界面上，最后观察实验结果。比较几种方法的区别。关键词直流电机； AMESim； C++Builder； 调速
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2直流调速系统的发展历史及发展现状 1
1.3 本文的主要内容 3
第二章 直流电机的调速原理 5
2.1直流电机的工作原理 5
2.2直流电机的几种调速方法和调速原理 6
2.2.1. 改变电枢回路电阻调速 7
2.2.2 改变电枢电压调速 7
2.2.3. 改变励磁电流调速 8
2.3 速度控制方案设计 9
2.4 运用PDF算法对电机建模 9
2.4.1直流电机的建模 9
2.4.2 直流电机的速度伪微分反馈控制系统 10
2.4.3 运用PDF算法对系统进行建模 12
2.5 电机参数辨识方法 14
第三章 直流调速系统硬件设计 16
3.1 速度控制电路硬件设计思想 16
3.2直流电机及伺服驱动器 16
3.2.1 直流电机的选型及基本参数 16
3.2.2 伺服驱动器的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
选型 17
3.3 PCI板卡的作用 17
3.3.1 PCI板卡概述 17
3.3.2 PCI板卡的特性 18
3.4电路连接图及接线介绍 19
第四章 直流调速系统的软件设计 22
4.1 系统配置软件控制转速 22
4.1.1串口设置 22
4.1.2电机反馈环节参数设置 26
4.1.3 电机相位的设置 27
4.1.4电流环设置和调试 28
4.1.5 速度控制界面 29
4.1.6 系统配置软件的优势及劣势 30
4.2 AMESim系统建模及仿真 31
4.2.1 电机辨识 31
4.2.2调整参数控制速度 32
4.2.3仿真法的优劣势比较 36
4.3 编程设计 36
4.3.1 界面设计 36
4.3.2 指令简介 37
4.3.3 速度控制方式 39
4.3.4 所用控件的作用 40
4.3.5 主要程序介绍 41
4.3.6 运行结果 43
4.3.7 编程的优缺点 46
致 谢 47
参考文献 48
第一章 绪论
1.1课题的研究背景
直流电机在现代生活中的应用非常广泛，从家中常见的电子产品，家电，到大型的电工机械，造纸印刷，焊接切割等等，都不能缺少直流电机。因此，直流电机的控制是一项非常实用的技术。
直流电机由于其良好的启动性能和速度特性，所以应用在现代生活中是非常广泛的，它的特点是最大转矩大，启动转矩大，而且还可以在大范围内平滑的调速，容易控制转速，调速后效率很高。因此，它被广泛地应用于高性能可控电驱动领域。而交流电机调速与它相比时，因为直流调速电机的电枢和励磁是分开的，所以可以精准的控制电枢电流和励磁电流，交流调速没它的有办法做到精确的控制，就是因为电枢和励磁是耦合的。所以在轧机、造纸等行业的转矩要求高的行业上，直流调速控制仍有广泛的应用。
直流电机传动在过去的三四十年里发生了巨大的变革。首先是实现了整流器的重大改变，淘汰了以往应用广泛的用发电机机组调速和用水银整流装置调速的方法，采用晶闸管整流装置代替它们，这项改革也使直流电机驱动完成了一个重大的飞跃，在同一时间，控制电路也经历了重大的改革，并通过这一改革，直流电机驱动还实现了高集成度、高可靠性、小型化、低成本等。随着上述技术的日益发展，直流调速系统大大提高了他的性能指标，同时也扩大了它的应用范围。由于直流调速技术的不断提高和改进，直流调速不断成熟完善，同时也更加系列化和标准化，让它在如今高精度的电气传动和PWM调速发展迅速的当今社会中仍然难以替代。目前直流电机传动技术的研究以及应用等都已经达到比较成熟的程度，全数字式的直流调速系统的出现又进一步提高了直流调速系统的调速性能，因此应用范围相当普遍。通过这个设计，我们也将对于直流调速做一个更深入的研究。
1.2直流调速系统的发展历史及发展现状
最早的直流电机调速系统实现调速的方法是改变电枢回路中的电阻，即采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，用这种方法具有方便简单而且设备安装方便，价格低廉等优点。但缺点是效率低而且只能在比较小的范围内进行调速，现在已经基本淘汰。
在三十年代末了发电机电动机机组调速的调速方法，这种方法配合采用磁放大器、闸流管这些控制元器件，就可以拥有优良的调速性能。这种方法拥有较宽的调速范围，能达到十比一至几十比一的范围、而且具有调速平滑的优点，比如电动机减速时，这种方法可以很容易地由让电机电机轴的飞轮惯量反馈到网格，使我们可以得到相对平稳的制动特性，提高效率，减少能源损耗。但上述这种调速方法的也有一些特定的不足，比如要增加一些辅助励磁设备和两台功率与调速电动机差不多的旋转电机，所以体积会很大，而且维修起来比较困难等。
在汞弧变流器这种调速方法出来后，发电机电动机调速系统就迅速被用汞弧变流器的调速系统代替，再一次提高了直流调速系统的性能。这种系统可以非常迅速的响应发来的信号，这一点是发电机电动机调速系统所不能比拟的。汞弧转换器的主要缺点是维修保养还不是很方便，特别是汞蒸气会对维修人员造成一定伤害。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2直流调速系统的发展历史及发展现状 1
1.3 本文的主要内容 3
第二章 直流电机的调速原理 5
2.1直流电机的工作原理 5
2.2直流电机的几种调速方法和调速原理 6
2.2.1. 改变电枢回路电阻调速 7
2.2.2 改变电枢电压调速 7
2.2.3. 改变励磁电流调速 8
2.3 速度控制方案设计 9
2.4 运用PDF算法对电机建模 9
2.4.1直流电机的建模 9
2.4.2 直流电机的速度伪微分反馈控制系统 10
2.4.3 运用PDF算法对系统进行建模 12
2.5 电机参数辨识方法 14
第三章 直流调速系统硬件设计 16
3.1 速度控制电路硬件设计思想 16
3.2直流电机及伺服驱动器 16
3.2.1 直流电机的选型及基本参数 16
3.2.2 伺服驱动器的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
选型 17
3.3 PCI板卡的作用 17
3.3.1 PCI板卡概述 17
3.3.2 PCI板卡的特性 18
3.4电路连接图及接线介绍 19
第四章 直流调速系统的软件设计 22
4.1 系统配置软件控制转速 22
4.1.1串口设置 22
4.1.2电机反馈环节参数设置 26
4.1.3 电机相位的设置 27
4.1.4电流环设置和调试 28
4.1.5 速度控制界面 29
4.1.6 系统配置软件的优势及劣势 30
4.2 AMESim系统建模及仿真 31
4.2.1 电机辨识 31
4.2.2调整参数控制速度 32
4.2.3仿真法的优劣势比较 36
4.3 编程设计 36
4.3.1 界面设计 36
4.3.2 指令简介 37
4.3.3 速度控制方式 39
4.3.4 所用控件的作用 40
4.3.5 主要程序介绍 41
4.3.6 运行结果 43
4.3.7 编程的优缺点 46
致 谢 47
参考文献 48
第一章 绪论
1.1课题的研究背景
直流电机在现代生活中的应用非常广泛，从家中常见的电子产品，家电，到大型的电工机械，造纸印刷，焊接切割等等，都不能缺少直流电机。因此，直流电机的控制是一项非常实用的技术。
直流电机由于其良好的启动性能和速度特性，所以应用在现代生活中是非常广泛的，它的特点是最大转矩大，启动转矩大，而且还可以在大范围内平滑的调速，容易控制转速，调速后效率很高。因此，它被广泛地应用于高性能可控电驱动领域。而交流电机调速与它相比时，因为直流调速电机的电枢和励磁是分开的，所以可以精准的控制电枢电流和励磁电流，交流调速没它的有办法做到精确的控制，就是因为电枢和励磁是耦合的。所以在轧机、造纸等行业的转矩要求高的行业上，直流调速控制仍有广泛的应用。
直流电机传动在过去的三四十年里发生了巨大的变革。首先是实现了整流器的重大改变，淘汰了以往应用广泛的用发电机机组调速和用水银整流装置调速的方法，采用晶闸管整流装置代替它们，这项改革也使直流电机驱动完成了一个重大的飞跃，在同一时间，控制电路也经历了重大的改革，并通过这一改革，直流电机驱动还实现了高集成度、高可靠性、小型化、低成本等。随着上述技术的日益发展，直流调速系统大大提高了他的性能指标，同时也扩大了它的应用范围。由于直流调速技术的不断提高和改进，直流调速不断成熟完善，同时也更加系列化和标准化，让它在如今高精度的电气传动和PWM调速发展迅速的当今社会中仍然难以替代。目前直流电机传动技术的研究以及应用等都已经达到比较成熟的程度，全数字式的直流调速系统的出现又进一步提高了直流调速系统的调速性能，因此应用范围相当普遍。通过这个设计，我们也将对于直流调速做一个更深入的研究。
1.2直流调速系统的发展历史及发展现状
最早的直流电机调速系统实现调速的方法是改变电枢回路中的电阻，即采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，用这种方法具有方便简单而且设备安装方便，价格低廉等优点。但缺点是效率低而且只能在比较小的范围内进行调速，现在已经基本淘汰。
在三十年代末了发电机电动机机组调速的调速方法，这种方法配合采用磁放大器、闸流管这些控制元器件，就可以拥有优良的调速性能。这种方法拥有较宽的调速范围，能达到十比一至几十比一的范围、而且具有调速平滑的优点，比如电动机减速时，这种方法可以很容易地由让电机电机轴的飞轮惯量反馈到网格，使我们可以得到相对平稳的制动特性，提高效率，减少能源损耗。但上述这种调速方法的也有一些特定的不足，比如要增加一些辅助励磁设备和两台功率与调速电动机差不多的旋转电机，所以体积会很大，而且维修起来比较困难等。
在汞弧变流器这种调速方法出来后，发电机电动机调速系统就迅速被用汞弧变流器的调速系统代替，再一次提高了直流调速系统的性能。这种系统可以非常迅速的响应发来的信号，这一点是发电机电动机调速系统所不能比拟的。汞弧转换器的主要缺点是维修保养还不是很方便，特别是汞蒸气会对维修人员造成一定伤害。
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