最后，由于振荡的传播特性，振荡对于“投入”和“产出”的双重危害性还有逐步扩大的趋势。一个回路产生的振荡会使多个与之相关的回路一起受到影响，伴随着振荡的传播，工艺参数的稳定性在大范围的下降，生产成本的损耗也在大幅度上升，最终将使整个生产系统受到程度更深、范围更广的影响。如不及时消除，势必会对整个企业的经济效益造成严重的威胁。因此，为了提升企业的经济效益和综合竞争力，应着手解决振荡闯题。

直流电机控制回路的振荡不仅会直接导致加工质量下降，运行成本增加，而且当回路振荡剧烈时，更会对电机设备及其控制系统造成不可估量的影响。为了能够及时发现并解决振荡，对于振荡监测的研究得到了很大的重视。振荡监测对保证回路安全有效地工作起着至关重要的作用，在振荡的初始阶段监测到振荡并及时采取有针对性的措施可以有效的保证工作的质量。

在实际生产过程中，要发现回路中存在的振荡并不是一件特别困难的事情。然而，由于每个控制工程师可能会负责几百个甚至上千个回路，倘若要人工地发现回路振荡既费时费力也不可靠。因此，设计一种算法可以自动监测控制回路的振荡性能，及时准确的返回监测指标，对于现代化、大规模生产来说很有必要。

国内外对于控制回路振荡性能监测的研究由来已久，并取得了不少的研究成果。

1.2 本文的主要工作

综上所述，我们在直流电机控制回路振荡性能的监测领域，存在着相当广泛的研究空间。而监测的关键点在于要提高算法的实时性和抗噪性，在此基础上，尽可能的简化算法，确定一个简单、稳定地监测指数。本文开展了以下几方面的研究：

（1）直流电机建模方面：根据基尔霍夫定律和牛顿第二定律，建立一个简单的直流电机模型。该模型可在MATLAB和Simulink中进行仿真。

（2）振荡监测方面：基于Miao的思想，利用被控变量的自相关图，重新定义了控制回路振荡的性能评价指标，避免了自相关图会出现很多局部的最大值和最小值是带来的计算错误的问题，而且在计算方面也简洁简单，不易出错。

（3）综合应用方面：应用总结出来的算法，对直流电机控制回路的振荡进行监测，并验证结果的准确性。

1.3 本文的论述结构

本文以直流电机的控制回路作为比较有代表意义的监控对象，从理论上分析和研究合适有效地监控参数，并把方法简化归纳成监控算法，最后通过MATLAB仿真，得到有效的方案。

全文分为四章，各章内容如下：

第一章：简要介绍了直流电机回路振荡的研究背景、产生、表现和它的危害，论证了进行回路振荡监控算法设计的必要性，为后文对振荡监测的研究提供了前提。

第二章：给出了几种典型的现有回路振荡监测理论，并对它们进行简述分析和比较，并简单介绍了经典仿真软件MATLAB及其Simulink模块。

第三章：对直流电机进行简化建模，并通过Simulink软件进行搭建模型出来；简要分析在没有干扰输入和有干扰输入两种情况下输出时域响应的不同。

第四章：根据现有的两种理论方法设计监控算法，对直流电机进行MATLAB编程和仿真，结合各仿真数据，得到较简单实用的振荡监控算法。

2 振荡监测理论研究和仿真软件介绍

2.1 现有振荡监测理论

2.1.1 研究方法的分类

直流电机控制回路振荡监测的研究隶属于回路性能监测(CLPD)领域，该领域的研究方法大体上可以分为三类[3,4]：基于解析模型的方法，基于专家知识的方法，基于数据分析和解释的方法。