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他励直流电动机速度控制 Moleykutty George Faculty of Engineering and Technology, Multimedia University Melaka Campus, 75450 Melaka, Malaysia 摘要 本文提出了他励直流电动机电枢电压变化的速度控制。本文的新颖性在于SEDM速度控制中非线性自回归移动平均二级控制器的应用，并讨论了SEDM斩波电路的速度控制。此项设计系统的性能已与使用传统控制器的传统性能进行了比较。整个系统也已使用MATLAB 7.0工具箱建模。经研究发现，利用NARMA-12控制器，PI和磁滞电流控制器都可以被消除淘汰。 关键词：斩波电路；NARMA-L2； SEDM；速度控制 1 介绍 直流电机已被广泛应用于诸多工业应用中，如电动汽车，钢材轧机，电动起重机以及由于具备精确、广泛、简单且连续的控制特性的机械手。从传统上来说，变阻式电枢控制方法已经被广泛用于低功率直流电动机的速度控制。然而，静态功率转换器的可控性，廉价性，高效率和高载流能力给电驱动器的性能带来了重大改变。通过使用 PID 控制器，所需的转矩转速性能得以获取并实现。由于PID控制器要求精确的数字模型，如果存在参数的变化，系统的性能将成为难题。近年来， NNC 已被有效引入，来提高非线性系统的性能。鉴于学习能力，大规模并行性，快速适应性，内在逼近能力和高度兼容性，NNC 在系统辨识和控制上的应用将成为可能。 基于负载适应性多输入多输出线性化技术的恒功率弱磁控制器已被提出，用于有效开发高速刻度的他励直流电动机。附带一个能够产生从零刻度到大于输入交流电压最大值的可控直流电压的开关装置可控直流电压。单相一致的 PWM 的 AC-DC 降压升压转换器已被用于他励直流电动机的电枢电压控制，该转换器附带一个能够产生从零刻度到大于输入交流电压最大值的可控直流电压的开关装置。为了提高仿真速度，基于对每个 PWM 周期上的电压和电流的平均值估计的一般模拟方法已被提出、分析和测试驱动器的转速特性的科学计算，该驱动器配置了电流调节性的 PWM 逆变器所产生的多相无刷直流电动机。能够预测包括机械和电子组件的系统的动态特性的开环控制系统已被成功设计并应用于控制直流电动机的速度控制。使用传统控制器的其他几个速度控制技术已被引入。目前，基于控制器的高级人工智能促进电力电子电源系统取代传统的拥有智能速度控制器的调速电路。 在此文中， NARMA-L2 控制器被提出应用于他励直流电动机在恒转矩区的速度控制。此文的重点在于他励直流电动机速度控制的 NARMA–L2 控制器的应用。本文还讨论了使用斩波电路的 SEDM 速度控制。 SEDM 的速度控制技术详载于本文的第二部分。第三部分的仿真结果表明了利用 NARMA-L2 控制器控制他励直流电动机的速度的成功应用。 他励直流电机速度控制技术 他励直流电动机的速度主要是通过区分持续转矩区的电枢电压，使其在零和额定转速之间变动。而在恒功率区，实地焊剂应该被减少，以便获得在额定速度以上的速度。电机驱动含有惯量J、摩擦系数Dm和负载转矩TL机械负载。该直流电动机的详细规格如下： 表1 直流电动机规格表 Shaft power 5 hp Rated voltage 240 V Armature resistance 0.6 Ω Armature inductance 0.012 H Field resistance 240 Ω Field inductance 120 H Total inertia (J) 1 kgm2 Viscous friction coefficient (B) 0.02 Nms Coulomb friction torque (Tf) 0 Nm a）基于MATLAB/SimPowerSystems对SEDM的建模和控制： 图1显示的是电枢控制采用斩波电路他励直流电动机的速度控制电路，图2是MATLLAB/SimPowerSystems的模型显示。它包括通过斩波电路由直流电源供电的他励直流电动机。单个晶闸管晶闸管，及其控制电路和一个续流二极管组成了斩波电路。电机驱动的机械负荷有惯量J、摩擦系数B、和负载转矩TL。控制电路由速度控制回路和电流控制循环组成。PI控制速度控制回路能够感应电机的实际速度，并与基准速度进行比较，以决定由电动机要求的参考电枢电流。人们可能会注意到，实际速度的任何一个变化是对电动机决定的电枢电流的测量。电流控制回路由一个滞环电流控制器(HCC)组成。图3展示了滞环电流控制器的框图。滞环电流控制器是用于斩波电路在电机的实际电流与额定电流的比较中产生切换效果。如果实际电流小于额定电枢电流，就产生出一个正脉冲；相反如果