計算機控制技術(shù)課程設(shè)計報告-wenkub
2023-05-29 03:24:31 本頁面
【正文】 D算式。、 數(shù)字PID在DDC系統(tǒng)中，用計算機取代了模擬器件，控制規(guī)律的實現(xiàn)是由計算機軟件來完成的。模擬PID調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律為 （）式中，為比例系數(shù)，為積分時間常數(shù)，為微分時間常數(shù)。 模擬PID在模擬控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器最常用的控制規(guī)律是PID控制，系統(tǒng)由模擬PID調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機構(gòu)及控制對象組成。目前提出的控制算法有很多。根據(jù)偏差的比例（P）、積分（I）、微分（D）進行的控制，稱為PID控制。 模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它根據(jù)給定值與實際輸出值構(gòu)成的控制偏差： =－ （）將偏差的比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對控制對象進行控制，故稱為PID調(diào)節(jié)器。簡單的說，PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用是：（1）比例環(huán)節(jié)：即時成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號,偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減少偏差；（2）積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。因此，系統(tǒng)中數(shù)字控制的設(shè)計，實際上是計算機算法的設(shè)計。由（）可看出，位置型控制算式不夠方便，這是因為要累加偏差,不僅要占用較多的存儲單元，而且不便于編寫程序，為此對式（）進行改進。顯然，要同時滿足上述各項要求是很困難的，必須根據(jù)具體過程的要求，滿足主要方面，并兼顧其它方面。這種方法最大優(yōu)點就是整定參數(shù)時不依賴對象的數(shù)學模型，簡單易行。使用這種方法整定數(shù)字調(diào)節(jié)器參數(shù)的步驟是：①選擇一個足夠小的采樣周期，具體地說就是選擇采樣周期為被控對象純滯后時間的十分之一以下?？刂贫龋? （）實際應(yīng)用中并不需要計算出兩個誤差平方面積，控制度僅表示控制效果的物理概念。下面以PID調(diào)節(jié)器為例，具體說明經(jīng)驗法的整定步驟：①讓調(diào)節(jié)器參數(shù)積分系數(shù)=0，實際微分系數(shù)=0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運行，由小到大改變比例系數(shù)，讓擾動信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿意的控制過程為止。如此反復(fù)試湊，直到找到滿意的比例系數(shù)和積分系數(shù)為止。大慣量如：大烘房的溫度控制，一般P可在10以上,I在（10）之間,D在1左右。 PWM控制的基本原理在采樣控制理論中有一個重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。、b、c所示的三個窄脈沖形狀不同，但它們的面積（即沖量）都等于1，那么，當它們分別加在具有慣性的同一環(huán)節(jié)上時，其輸出響應(yīng)基本相同。該輸入加在可以看成慣性環(huán)節(jié)的RL電路上，設(shè)其電流為電路的輸出。用傅立葉級數(shù)分解后將可看出，各在低頻段的特性非常接近，僅在高頻段有所不同[2]。例如改變電樞回路電阻調(diào)速只能實現(xiàn)有級調(diào)速，減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但這種方法的調(diào)速范圍不大，一般都是配合變壓調(diào)速使用。同樣，由于開關(guān)頻率高,快速響應(yīng)特性好,動態(tài)抗干擾能力強，可以獲得很寬的頻帶；開關(guān)器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，因此主電路損耗小、裝置效率高；直流電源采用不可控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。圖中控制器模塊為系統(tǒng)的核心部件，鍵盤和顯示器用來實現(xiàn)人機交互功能，其中通過鍵盤將需要設(shè)置的參數(shù)和狀態(tài)輸入到單片機中，并且通過控制器顯示到顯示器上。 速度采集模塊設(shè)計方案采用對射式光電傳感器。三、 單元電路設(shè)計 硬件資源分配。IN1IN4輸入引腳為標準TTL 邏輯電平信號，用來控制H橋的開與關(guān)即實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號實現(xiàn)電機調(diào)速。本次設(shè)計中應(yīng)用了比較常見的光電測速方法來實現(xiàn)，其具體做法是將電機軸上固定一圓盤，（a）所示，在圓盤的一側(cè)固定一個發(fā)光二極管，其位置對準凹槽處，在另一側(cè)和發(fā)光二極光平行的位置上固定一光敏三極管，如果電動機轉(zhuǎn)到凹槽處時，發(fā)光二極管通過縫隙將光照射到光敏三極管上，三極管導(dǎo)通，反之三極管截止，（b）所示。其運算公式為：因此要想實現(xiàn)PID控制在單片機就必須存在上述算法。五、設(shè)計要求，為什么？ 選用PI結(jié)構(gòu)，因為PI結(jié)構(gòu)綜合了P調(diào)節(jié)器和I調(diào)節(jié)器的優(yōu)點，能夠更好的減小超調(diào)、消除穩(wěn)態(tài)誤差。
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