双闭环可逆直流脉宽调速系统参数的设计(2)
都采用直流电气传动。
但就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧
钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。直流电动机可逆调速
系统数字化已经走向实用化，其主要特点是：（1）常规的晶闸管直流调速系统中大量硬件可
用软件代替，从而简化系统结构，减少了电子元件虚焊、接触不良和漂移等引起的一些故障，
而且文修方便；（2）动态参数调整方便；（3）系统可以方便的设计监控、故障自诊断、故
障自动复原程序，以提高系统的可靠性； （4）可采用数字滤波来提高系统的抗干扰性能； （5）可采用数字反馈来提高系统的精度；（6）容易与上一级计算机交换信息；（7）具有信息存
储、数据通信的功能；（8）成本较低。而且，直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，又是交流调速系统的基础，因此，应首先着重研究直流调速系统，这
样才可以在掌握调速系统的基本理论下更好的对交流调速系统进行研究和探索[1]
。
直流调速系统的内容十分丰富,有开环控制系统,有闭环控制系统;有单闭环控制系统,有
双闭环控制系统和多闭环控制系统;有可逆调速系统,有不可逆调速系统等。本文重要研究双
闭环脉宽调速控制系统。
双闭环脉宽调速控制系统的组成为：系统中设置两个调节器[13]，分别调节转速和电流。
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电力电子变换器
UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转
速、电流双闭环调速系统。为了获得良好的静、动性能，双闭环调速系统的两个调节器一般
都采用 PI 调节器。
1.3 国内外现状
随着各种处理器的出现和发展，国外对直流电机数字控制调速系统的研究也在不断的发
展和完善，尤其在 80 年代在这方面的研究达到空前的繁荣。大型直流电机的调速系统一般采
用晶闸管触发脉冲来实现，研究人员对控制算法作了大量的研究：有的提出内模控制的算法
[2]、有的提出了 I-P 控制器取代 PI 调节器的方法[3]、有的提出了自适应 PID 算法[4]和模糊PID 算法[5] [6]等。
PI控制是一种具有几十年应用经验的控制算法，它在模拟控制调速系统中已经得到了广
泛的应用。由PI调节器构成的滞后校正，只要在控制系统的前向通道上、扰动作用点之前含
有积分环节，可以保证稳态精度，不会引起稳态误差，但却是以对快速性的限制来换取系统
稳定的。一般的调速系统要求以稳和准为主，对快速性要求不高，所以常用 PI调节器。早期
的系统的控制，多为模拟PI控制器进行调节，其动态性能不会令人满意。单片机及DSP 的
出现，使这个问题迅速解决，如今各种补偿措施已经方便地应用于调速系统的数字 PI控制之
中，使得调速系统的数字PI控制效果得以改善。
滑模变结构控制[10]
利用不连续的开关控制方法来强迫系统的状态变量沿着相平面中某一
滑动模态轨迹运动。变结构系统的滑动模态具有完全自适应性，这成为变结构系统的最突出
的优点，成为它得到重视的主要原因。任一实际系统中都有一些不确定参数或变化参数，数
学描述也总具有不准确性，还受到外部环境的扰动。特别地，系统中某些特别复杂的部分，
完全可以把它们视为对系统的摄动，从而建立起一个简单的一般是线性的模型，但受到一种
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