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小型直流拖动调速控制系统设计的内容和一般步骤

小型直流拖动调速控制系统必须按照用户所提出的要求，主要是依据被控对象的工作性

质和特点，来明确对拖动调速系统的基本性能要求；同时要充分了解市场上器材、无件的供

应情况，了解它们的性能质量、品种规格、价格与售后服务，以及新技术、新工艺的发展动

态。在此基础上着手设计，以避免闭门造车。总之，要明确的是针对直流拖动调速控制不是

简单的拖动系统。对于该系统的设计要从理论上和技术上给予足够的重视。特别是对于没有

任何经验的新手，还要在实验环节、调整环节、反复试凑等环节要有思想准备。

(1)系统总体方案的初步制订。首先根据需要与可能，对拖动调速系统的总体有一个

初步的设想。在确定采用纯电气拖动控制方案后，要进一步确定采用步进电机驱动，还是

采用用小型直流服电动机，或是交流伺服电动机？系统调速控制方式是开环的或是闭环的

或是复合控制的？是采用模拟式的还是数字式的？整个调速控制系统应由哪几个部分组

成？系统中控制信号流怎样的？……这些问题在制订方案时必须明确回答。当然，如果是

设计一个改进系统，则还要明确出重新设计的系统在哪些方面，如静态性能、动态性能、

抗干扰性能等比原有系统有显著改进等。当然也可以订出几个方案，以便进一步分析比

较。这当中还应注意不同系统的性能／价格的比较分析，找出性能／价格比最优的系统。

(2)系统的稳态设计。总体方案仅仅是一个粗略的轮廓，还要进一步将泵统的各部分

具体化．通常先根据对系统稳态性能的要求进行稳态设计。将系统各部分采用什么型号规

格和具体参数值都确定下来便是这部分要进行的设计内容。

‘首先根据上一步骤的内容确定出系统的控制系统框图，分清各控制模块之间的关系，

然后逐一设计不同的控制模块。具体来说是采用“逆序”法，从控制系统的输出端即被控

对象开始设计向前推进，直到控制系统的输入端。首先要根据被控对象运动的特点，选择

系统的执行电机和相应的机械传动机构。这里要进行必要的计算，如系统的转动惯量

GD2值、系统的变速比、电机输出的转矩及推导出电动机的功率等，接着可以选择或设

计驱动执行电动机的功率放大装置。此时要明确针对小型直流拖动调速系统中采用什么类

型的电源调速装置，如普通直流电源还是晶闸管桥式电源等；再根据系统工作精度的要

求，确定检测装置具体的组成形式，选择元件的型号规格，设计具体的线路参数，然后根

据已确定的执行电机、功率放大装置和检测装置，设计前置放大器、信号转换线路等。在

考虑各元、部件相互连接时，要注意阻抗的匹配、饱和界限、分辨率、供电方式和接地方

式等。为使有用信号不失真、不失精度地有效传递，还要设计好耦合方式。同时也要考虑

必要的屏蔽、去耦、保护、滤波等抗干扰措施。

(3)建立系统的动态数模型。经过系统的稳态设计，系统主回路各部分均已确定。这

里应包括各环节的稳态系数、稳态误差、调这范围等。但稳态设计依据的主要是系统的稳

态性能指标，因此所构成的系统还不能保证满足系统动态性能的要求。为系统的动态设计

作准备，需要对稳态设计所确定的系统作定量计算（或辅助实验测试），建立它的动态数

学模型，并确定在时域／频域中对系统的动态进行再设计／校正。比如，做拉氏变换确定各

模块的传递函数等．

(4)系统的动态设计。根据被控对象对系统动态性能的要求，结合以上获得的原始系

统数学模型，进行动态设计。要确定采用什么校正（补偿）形式，确定校正（补偿）装置

具体线路和参数，确定棱正装置在原始系统中具体连接的部位和连接方式，使校正（补

偿）后的系统满足动态性能指标要求。

(5)系统的仿真试验。根据校正后系统的数学模型进行仿真，以检验各种工作状态下

系统的性能，以便发现问题及时予以调整。

以上设计内容和步骤只是拿出一个定量的设计方案。工程设计计算总是在有限的范围

做近似的假设，并依此作为工程实施的一个依据。故本叙述的设计方法不是万能的。就具

体设计一个小型直流拖动调速系统而言，还要经过系统反复调试、调整才能将系统的有关

参数确定下来。特别是校正（补偿）装置的参数。同时对设计者来说，具备一定的电机拖

动理论和自动控制系统理论也是必需的。当然，对调速系统给予足够的重视并具备一定实

践经验才能设计出一个较完美的系统。