1. 研究目的与意义
直流调速系统凭借优良的调速特性，调速平滑、范围宽、精度高、过载能力大、动态性能好，易于控制以及良好的起、制动性能等优点，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以在电气传动中获得了广泛应用。为了提高直流调速系统的动静态性能指标,通常采用闭环控制系统，包括单闭环系统和多闭环系统。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。直流调速系统在理论上和实践上都比较成热，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基础，因此，直流调速系统的应用研究有实际意义。自从MATLAB的Simulink推出以后，动态系统的仿真就变得非常容易了。因其含有极为丰富的专用于控制工程与系统分析的函数，具有强大的数学计算功能，且提供方便的图形绘制功能，只要在Simulink中画出系统的动态结构图模型， 编写极简单的程序，即可对该系统进行仿真， 效率极高，环境友好，从而给系统的设计和校正带来很大的方便。MATLAB在学术和许多实际领域都得到广泛应用，已成为国际控制界应用最广的语言和工具。
2. 课题关键问题和重难点
Matlab适合进行数学建模和仿真分析，可以对系统进行精细的建模和仿真分析，还可以进行控制算法的设计和优化。Matlab具有强大的数学计算功能，可以进行复杂的计算和数据处理，对于需要精确计算的问题较为适合。而LabVIEW则更适合进行实时数据采集和控制，可以实现实时监测和控制电机运行状态，也可以进行图形化的编程和人机交互界面设计，方便用户进行实验控制和数据分析。LabVIEW还可以通过硬件接口与各种设备进行通信，实现数据采集和控制。
3. 国内外研究现状（文献综述）
电机控制是一个既成熟而又发展迅速的课题，电机控制具有种种优点，近年来一直是国内外很多公司、大学研究开发的热点。目前，国内外电机控制有关方面的研究工作正围绕电机控制理论、计算机辅助技术、电机控制器、电力电子技术几个方面展开。电机控制理论方面。目前，在电机速度控制领域，由于PID控制算法简单，结构改变灵活，技术成熟，适应性强，可靠性高等特点，而得到广泛的应用。随着理论研究的发展，各种改进的控制算法层出不穷，近年来研究得很热门的自适应控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法、鲁棒控制理论等等。计算机辅助设计方面。由于计算机微电子技术的发展，现代计算机的功能越来越强大，值得一提的MATLAB和LabVIEW。MATLAB程序设计语言是美国MathWorks公司在20世纪80年代中期推出的高性能数值计算软件，是国际、国内控制领域内最流行的计算和仿真软件,功能强大，工具箱丰富。LabVIEW是NI公司推出的一种基于G语言（图形化编程语言）的虚拟仪器软件开发工具。有了好的控制方法，还需要有能将其实现的控制器。可靠性高，实时性好是对控制系统的基本要求。目前，现场可编程门阵列（FPGA）可以作为一种解决方案，一片FPGA可以实现非常复杂的逻辑，替代对快集成电路和分立元件组成的电路。现在市面上较通用的变频器大多都是采用单片机来控制，但单片机的处理能力有限。近年来，各种集成化的数字信号处理器（DSP)的性能得到很大的改善，比起单片机，DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和FIFO缓冲器，越来越多的单片机使用者开始选用DSP器件来提高产品性能。新型电力电子技术。电力电子器件是实现弱电控制强电的关键所在。目前电力电子器件正向高电压、大功率、高频化、组合化、智能化方向发展。低压交流电动机的传动控制中， 应用最多的功率器件有GTO、GTR、GBT以及智能功率模块IPMI ( Intelligent Power Module) ，后两种集GTR的低饱和电压特性和OSFET的高频开关特性于一体，是目前通用变频器中使用最广泛的主流功率器件。第四代I GBT具有发热减少、高载波控制、开关频率高、驱动功率小等特点，它的应用使变频器的性能有了很大的提高。基于以上技术的研究，设计出实用效率高就成为控制专家的工作内容，目前，国内外的工业控制系统的研究不外乎是上述技术的有机综合。其中，采用虚拟仪器对系统进行PID控制是一个新的组合方法，有较好的发展前景。但是，国内对虚拟仪器技术的使用研究，很多只是建立在仿真的基础上进行的，实际控制应用有待研究。
[1] 郭志坚, 张守荣. 基于Matlab的双闭环直流调速系统的仿真[J]. 工业控制计算机, 2015,(2): 127-128.
4. 研究方案
设计基于MATLAB的PID控制器。
以MATLAB为开发平台，设计出来直流调速系统，主要是电流调节器和电压调节器的设计,最后建立双闭环调速系统的仿真。
5. 工作计划
详细介绍虚拟仪器技术以及MATLAB编程方法。
设计基于MATLAB的PID控制器。
以MATLAB为开发平台，设计出来直流电机调速控制，主要是电流调节器和电压调节器的设计,最后建立双闭环调速系统的仿真。
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