基于數(shù)字pid的電機(jī)速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-文庫(kù)吧
2025-06-08 18:03 本頁(yè)面
【正文】 TS7960 可結(jié)合其他的 BTS7960 形成全橋和三相驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。 硬件電路設(shè)計(jì)方案電機(jī)控制從控制方法上可以分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。開環(huán)控制在用法上比較簡(jiǎn)單，只需考慮輸出，不需要反饋信號(hào)，使用上比較簡(jiǎn)單，但是其缺點(diǎn)是速度控制的精度比較低，不能適應(yīng)不同的賽道環(huán)境。另外一種為閉環(huán)控制，電機(jī)的速度控制信號(hào)輸出由需要的速度和電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速二者決定，即需要對(duì)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集和反饋。這種做法的好處是控制精度比較高，電機(jī)調(diào)速性能比較理想。通常情況下的電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，是通過(guò)軟件的自動(dòng)控制算法實(shí)現(xiàn)的，需要將電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋給S12，通過(guò)軟件上的自動(dòng)控制算法，由需要的速度同實(shí)際的速度的偏差，給出糾正值，達(dá)到對(duì)速度的穩(wěn)定控制。但是這樣一來(lái)將會(huì)增加S12的負(fù)擔(dān)。而我們的智能車?yán)肅CD進(jìn)行識(shí)別，使微控制器更多的關(guān)注圖像的采集及處理是我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)一直注意的問題。因此我們?cè)陔姍C(jī)驅(qū)動(dòng)電路上下了很大的功夫，最終確定了一種硬件的閉環(huán)控制方案。這種方案使用了光電編碼器或測(cè)速發(fā)電機(jī)完成電機(jī)速度信號(hào)的采集。測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的電壓大小表征了電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。這一電壓同S12輸出的PWM信號(hào)的積分值進(jìn)行比較，由它們的偏差控制電機(jī)該加速還是減速。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)上，我們用MOS管作為分立元件搭建了H橋驅(qū)動(dòng)電路，,。通過(guò)邏輯設(shè)計(jì)，可以讓電機(jī)處于多種模式下工作，經(jīng)過(guò)在賽道上對(duì)賽車進(jìn)行試驗(yàn)，電機(jī)的加減速效果很好，完全可以滿足賽車對(duì)不同賽道加減速的要求，可以達(dá)到對(duì)電機(jī)的調(diào)速控制要求。電機(jī)的工作模式如表1所示。 驅(qū)動(dòng)電路原理圖 H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路表1 電機(jī)工作模式模式(nENABLE = 0):HIN1nLIN1HIN2nLIN20, 自由正轉(zhuǎn)模式 1, 自由反轉(zhuǎn)模式2, 帶制動(dòng)的正轉(zhuǎn)模式3, 帶制動(dòng)的反轉(zhuǎn)模式4, 雙極驅(qū)動(dòng)的正轉(zhuǎn)模式5, 雙極驅(qū)動(dòng)的反轉(zhuǎn)模式6, 全速前進(jìn)7, 停止(剎車)nENABLE = 1PWMLPWMnPWM PWMnPWMHLLHnPWMPWMnPWMPWMnPWMHLHLHL HnPWMPWMLLLLHLHnPWMPWM LLH 硬件電路的PCB設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電路PCB 驅(qū)動(dòng)電路PCB2 PID控制算法 比例、積分、微分控制PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e(t）與輸出u(t）的關(guān)系為： u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt]式中積分的上下限分別是0和t。因此它的傳遞函數(shù)為：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]其中kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)。 PID控制的方塊圖比例（P）控制。比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 積分（I）控制。在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（System with Steadystate Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積
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