3.2.1 无干扰输入时的响应 10

3.2.2 有干扰输入时的响应 12

4 振荡监控算法设计与仿真 12

4.1 基于自相关函数的监控算法设计 12

4.1.1 性能评价指标的定义 12

4.1.2 性能评价方法 14

4.1.3 MATLAB仿真研究 14

4.2 基于误差绝对值积分(IAE)的监测： 19

4.2.1 性能评价指标的定义 19

4.2.2 性能评价方法 20

4.2.3 MATLAB仿真研究 21

结 论 24

致 谢 25

参考文献 26

 1 绪论

1.1 课题背景

随着科学技术的迅猛发展和社会生产力的不断进步，人们对工业生产中的安全性、有效性、稳定性提出了更高的要求。其中，直流电机作为工业生产常用的执行元件，如何保证它的控制回路的稳定性得到了人们极大地重视。

1.1.1 直流电机在工业生产中的应用

在工业生产中，直流电机[1]以其转速高、体积小、重量轻、起动转矩大、易调速等特点，在运动控制领域得到了广泛的应用，它显示出了交流电机所不能比拟的良好的启动性能和调速性能。虽然近几年交流电机的调速问题基本得到解决，但是对于那些速度调节要求较高，正、反转和启、制动频繁或多单元同步协调运转的生产机械，依然采用直流电机拖动。

对于直流电机转速控制的要求有：稳速、调速、加速或减速这几个方面。在工业生产中对于后两个要求已能很好地实现，但工程应用中稳速指标却往往不能达到预期的效果，稳速要求即以一定的精度在所需要的转速稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动。稳速很难达到要求的一大原因在于：直流电机的控制回路在外部干扰等因素下易产生振荡。

1.1.2 直流电机回路振荡的产生、表现及危害

要能够解决回路振荡问题，我们就要从振荡的产生、表现、危害以及如何监测来研究。

一、 控制回路振荡的产生

    通常引起振荡的原因有很多：外界负载变化、干扰或者电机内部元件的故障等。另外，控制器参数选择不恰当、控制器调整的不好，控制阀门有摩擦等因素也会导致电机控制回路的性能恶化，引起控制回路振荡，从而造成电动机不稳定，加速设备磨损及操作中断等多种不良状况。因此，实用的振荡监控算法对提高直流电动机控制回路的振荡性能至关重要[2]。

二、控制回路振荡的表现

    不管是哪种振源引起的振荡，其回路输出的信号都是具有一定的周期性的，即使在受到噪声影响的回路中，振荡的这种周期性特征仍能体现出来，因而可以将其视为振荡回路区别于正常回路的根本标志。因此，可以考虑利用振荡的周期性特征来发现回路中存在的振荡。

三、控制回路振荡的危害

控制回路振荡的危害性主要体现在以下三方面[3]：

首先，振荡会降低生产效率。回路中的振荡代表着特定的工艺参数的波动，一旦回路发生振荡，就会使该工艺参数控制的生产环节受到影响，从而降低该环节产品的质量，最终导致生产出次品。

其次，振荡还会增大投入的成本。这是因为，控制器对于任何偏差都会产生控制行为，振荡的存在使得控制误差不能有效消除，因而会使控制器频繁产生控制作用，最终体现在调节阀门的频繁运动上。这样无疑会加速生产设备的磨损，造成生产资料的浪费。