基于预测pi算法控制的直流调速系统研究

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1、东华大学硕士学位论文基于预测PI算法控制的直流调速系统研究专业名称：控制科学与工程作者姓名：李峰指导教师：任正云学校代码：10255学号：2141116基于预测PI算法控制的直流调速系统研究RESEARCHONDCSPEEDREGULATINGSYSTEMBASEDONPREDICTIVEPIALGORITHM学院：信息科学与技术学院专业：控制科学与工程姓名：李峰导师：任正云教授2016年12月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的

2、指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段

3、保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士学位论文基于预测PI算法控制的直流调速系统研究摘要直流电动机具有良好的起、制动性能，能够在宽范围内进行平滑调速，并被广泛应用于需要调速或需要进行转向切换的电力拖动系统中。但带电流截止负反馈的直流调速系统，只是解决了系统的过流保护问题，并没有改善系统的快速性和抗干扰能力，难以适用于对调速系统要求较高的场合。因此，研究直流电机调速系统的控制方法对工业生产具有实际意义。本文基

4、于上述背景，主要研究内容如下：1．通过对直流电机的工作原理分析，采用机理建模方法，建立了转速反馈直流电机调速系统的数学模型。并对带电流截止负反馈的直流调速系统进行静特性分析，在实际应用结果中表明引入电流截止负反馈只能对被控系统起到限流保护作用。2．在传统直流调速控制系统的基础上，提出一种基于预测PI算法与组合积分环节相结合的控制策略。组合积分系统起到对信号的均值滤波作用，根据被控对象设计预测PI控制器，并在SIMULINK中搭建直流调速系统仿真模型，与传统控制方案实时对比仿真，研究结果表明，在预测PI控制算法下的

5、直流调速系统不仅具有良好的动态性能，且能显著提高系统抗干扰能力，同时也起到了过流保护作用。3．将设计的新型控制算法进行离散化处理，并采用C言对算法进行编写，通过OPT22工控软件实现与MATLABSIMULINK的通信I东华大学硕士学位论文并进行数据交互，并且还开发了实时监控的人机界面（HMI），用户可以直接在控制界面上清晰观察直流电机调速系统转速的具体数值及其变化波形。4．将设计出的新型控制算法应用在贝加莱公司（B&R）提供的直流电机调速系统的硬件及软件环境下，利用AutomationStudio与simuli

6、nk实现无缝连接，实验结果表明，基于预测PI与组合积分环节相结合的复合控制策略，可实现对直流电机转速的优良控制。本文创新点在于将组合积分系统引入直流调速系统，用预测PI控制算法代替传统的PID控制算法，并将组合积分与预测PI控制相结合实现了复合控制。充分利用两种控制方法的优点，组合积分系统相当于均值滤波器，可使输入信号均匀上升，起到限制最大电枢电流的作用，而预测PI控制算法的快速性好且抗干扰能力强。通过仿真结果及实验表明，相对于传统PID控制算法而言，本文设计的基于预测PI算法与组合积分复合控制的直流调速系统具有

7、良好的动态性能及抗干扰能力。关键词:直流电机调速；预测PI；电流截止；组合积分系统；OPTO22II东华大学硕士学位论文RESEARCHONDCSPEEDREGULATINGSYSTEMBASEDONPREDICTIVEPIALGORITHMABSTRACTDCmotorhasgoodstartingandbreakingperformanceanditsspeedcanberegulatedsmoothlywithinawiderange.Itiswidelyappliedinthedraggingfieldw

8、hichrequiresspeedregulationorfastconversionofrunningdirection.ButDCspeedregulationsystemwithDCcurrentcut-offnegativefeedbackonlysolvestheproblemofover-currentprotectionofthesystem,anddoes