計算機控制技術課程設計報告-免費閱讀
【正文】 到目前為止通過對控制器模塊、電機驅動模塊、LCD顯示模塊、數(shù)字PID算法等進行深入的研究。這就是說，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”。系統(tǒng)出現(xiàn)Kp=，ki=，kd=。由于在本次PID整定過程中，PI結構已滿足系統(tǒng)要求，所以采用PI結構。這樣就可根據(jù)低電平的數(shù)量來計算電機此時轉速了。采用51單片機作為核心器件，轉速檢測模塊作為電機轉速測量裝置，L298作為直流電機的驅動模塊，利用1602LCD顯示器 電機驅動電路設計驅動模塊是控制器與執(zhí)行器之間的橋梁，在本系統(tǒng)中單片機的I/O口不能直接驅動電機，只有引入電機驅動模塊才能保證電機按照控制要求運行，在這里選用L298N電機驅動芯片驅動電機，該芯片是由四個大功率晶體管組成的H橋電路構成，四個晶體管分為兩組，交替導通和截止，用單片機控制達林頓管使之工作在開關狀態(tài)，通過調整輸入脈沖的占空比，調整電動機轉速。在運行過程中控制器產(chǎn)生PWM脈沖送到電機驅動電路中，經(jīng)過放大后控制直流電機轉速，同時利用速度檢測模塊將當前轉速反饋到控制器中，控制器經(jīng)過數(shù)字PID運算后改變PWM脈沖的占空比，實現(xiàn)電機轉速實時控制的目的。所以在直流調速系統(tǒng)中，都是以變壓調速為主。從波形可以看出，在的上升段，脈沖形狀不同時的形狀也略有不同，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?shù)膶嶋H微分系數(shù)和實際微分時間，此時可適當增大比例系數(shù)和積分系數(shù)。通常，就可以認為DDC與模擬控制效果相當；，DDC比模擬控制效果差。當然，這是一種近似的方法，有時可能略嫌粗糙，但相當適用，可解決一般實際問題。根據(jù)式（）不難看出u(n1)的表達式，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]。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之則越強；（3）微分環(huán)節(jié)：能反映偏差信號的變化趨勢（變化速率），并能在偏差信號的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調節(jié)時間。實際經(jīng)驗和理論分析都表明，PID控制能夠滿足相當多工業(yè)對象的控制要求，至今仍是一種應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調節(jié)器的傳遞函數(shù)為 （）由于本設計主要采用數(shù)字PID算法，所以對于模擬PID只做此簡要介紹。： 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)具體過程的要求來考慮。下面介紹兩種常用的簡易工程整定法。④根據(jù)選定的控制度，、的值[1]。和前述步驟相同，微分時間的整定也需反復調整，直到控制過程滿意為止。這里所說的效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。脈沖越窄，各波形的差異也越小。其中，在變壓調速系統(tǒng)中，大體上又可分為可控整流式調速系統(tǒng)和直流PWM調速系統(tǒng)兩種。 系統(tǒng)方案框圖 電機驅動模塊設計方案ULN2003是高壓大電流達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、帶負載能力強等特點，適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。其中輸出腳（SENSEA和SENSEB?）用來連接電流檢測電阻，Vss接邏輯控制的電源。例如當電機以一定的轉速運行時，若知道一段時間t內傳感器輸出的低脈沖數(shù)為n，則電機轉速v=r/s。 通過波形圖說明PID算法參數(shù)整定規(guī)程（1）【P結構】V=60r/s,kp=,靜差=2，超調=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。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢
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