計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-免費(fèi)閱讀
【正文】 到目前為止通過(guò)對(duì)控制器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、LCD顯示模塊、數(shù)字PID算法等進(jìn)行深入的研究。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。系統(tǒng)出現(xiàn)Kp=，ki=，kd=。由于在本次PID整定過(guò)程中，PI結(jié)構(gòu)已滿足系統(tǒng)要求，所以采用PI結(jié)構(gòu)。這樣就可根據(jù)低電平的數(shù)量來(lái)計(jì)算電機(jī)此時(shí)轉(zhuǎn)速了。采用51單片機(jī)作為核心器件，轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊作為電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，L298作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊，利用1602LCD顯示器 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)模塊是控制器與執(zhí)行器之間的橋梁，在本系統(tǒng)中單片機(jī)的I/O口不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，只有引入電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊才能保證電機(jī)按照控制要求運(yùn)行，在這里選用L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片是由四個(gè)大功率晶體管組成的H橋電路構(gòu)成，四個(gè)晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在開關(guān)狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整輸入脈沖的占空比，調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在運(yùn)行過(guò)程中控制器產(chǎn)生PWM脈沖送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，經(jīng)過(guò)放大后控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)利用速度檢測(cè)模塊將當(dāng)前轉(zhuǎn)速反饋到控制器中，控制器經(jīng)過(guò)數(shù)字PID運(yùn)算后改變PWM脈沖的占空比，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)控制的目的。所以在直流調(diào)速系統(tǒng)中，都是以變壓調(diào)速為主。從波形可以看出，在的上升段，脈沖形狀不同時(shí)的形狀也略有不同，但其下降段幾乎完全相同。沖量即指窄脈沖的面積。④引入適當(dāng)?shù)膶?shí)際微分系數(shù)和實(shí)際微分時(shí)間，此時(shí)可適當(dāng)增大比例系數(shù)和積分系數(shù)。通常，就可以認(rèn)為DDC與模擬控制效果相當(dāng)；，DDC比模擬控制效果差。當(dāng)然，這是一種近似的方法，有時(shí)可能略嫌粗糙，但相當(dāng)適用，可解決一般實(shí)際問(wèn)題。根據(jù)式（）不難看出u(n1)的表達(dá)式，即 （）將式（）和式（）相減，即得數(shù)字PID增量型控制算式為 （） 從上式可得數(shù)字PID位置型控制算式為 （）式中： 稱為比例增益； 稱為積分系數(shù)； 稱為微分系數(shù)[1]。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)；（3）微分環(huán)節(jié)：能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)（變化速率），并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析都表明，PID控制能夠滿足相當(dāng)多工業(yè)對(duì)象的控制要求，至今仍是一種應(yīng)用最為廣泛的控制算法之一。下面分別介紹模擬PID、數(shù)字PID及其參數(shù)整定方法。，模擬PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 （）由于本設(shè)計(jì)主要采用數(shù)字PID算法，所以對(duì)于模擬PID只做此簡(jiǎn)要介紹。： 數(shù)字PID位置型控制示意圖 數(shù)字PID增量型控制示意圖、 數(shù)字PID參數(shù)整定方法如何選擇控制算法的參數(shù)，要根據(jù)具體過(guò)程的要求來(lái)考慮。下面介紹兩種常用的簡(jiǎn)易工程整定法。④根據(jù)選定的控制度，、的值[1]。和前述步驟相同，微分時(shí)間的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到控制過(guò)程滿意為止。這里所說(shuō)的效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。脈沖越窄，各波形的差異也越小。其中，在變壓調(diào)速系統(tǒng)中，大體上又可分為可控整流式調(diào)速系統(tǒng)和直流PWM調(diào)速系統(tǒng)兩種。 系統(tǒng)方案框圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)方案ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。其中輸出腳（SENSEA和SENSEB?）用來(lái)連接電流檢測(cè)電阻，Vss接邏輯控制的電源。例如當(dāng)電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，若知道一段時(shí)間t內(nèi)傳感器輸出的低脈沖數(shù)為n，則電機(jī)轉(zhuǎn)速v=r/s。 通過(guò)波形圖說(shuō)明PID算法參數(shù)整定規(guī)程（1）【P結(jié)構(gòu)】V=60r/s,kp=,靜差=2，超調(diào)=5 v=60r/s kp=。系統(tǒng)出現(xiàn)靜差，靜差=1 比較控制算法分別采用P、PI、PD、PID，控制效果的不同之處。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大?！氨壤表?xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)
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