【正文】 , 39。 if nargin amp。gui_OpeningF39。 title(39。,time,yout,39。y_1=yout(k)。 end if u(k)=10 u(k)=10。 error_1=0。)。 close all。 end m=1。%%%%%%%%% 此系統(tǒng)是穩(wěn)定 %%%%%%%%%%%%%%39。此系統(tǒng)是穩(wěn)定 39。 y=step(num,den,t) figure et(t,y) step(num,den,t) axis([0 1 0 ])。 ki=20200。 else short=poly2。從設備的選取到控制策略，都學到并做到了好多！ 我 們 對 PID控制原理有了更深刻的理解 PID調節(jié)需要耐心細心。 “ 系統(tǒng)穩(wěn)定判定 ” 功能顯示 “ 此系統(tǒng)不是穩(wěn)定 ” 或 “此系統(tǒng)不 穩(wěn)定 ” [Finalvalue,peaktime,overpercent,risetime,settingtime]顯示系統(tǒng)的性能指標 更新之后的伺服控制系統(tǒng)： 主菜單“ File”下有三個子菜單 update、 reset、 close；其中 close 的功能如上圖所示。即控制系統(tǒng)參數(shù)輸入面板是由用戶進行輸入的，默認狀態(tài)如上圖所示。 y(k)=den(2)*y_1den(3)*y_2den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3。 在 simulink仿真窗口搭建如下的控制模塊，其中控制模塊為 ,傳遞函數(shù)為已知系統(tǒng)的。在 matlab環(huán)境下，對模糊系統(tǒng) a運行 plotmf命令，可得到模糊系統(tǒng) e ec Kp Ki Kd的隸屬函數(shù)，運行命令 showrule 可顯示模糊規(guī)則。 模糊控制系統(tǒng)設計的核心是總結工程設計人員的技術知識和實踐操作經(jīng)驗，建立合適的模糊 規(guī)則表，得到針對 Kp Ki Kd 3個參數(shù)分別整定的模糊控制表。用戶可以用命令調用這些函數(shù)的方式生產(chǎn)和編輯模糊推理系統(tǒng)。因此 ,可以從整體角度出發(fā)對伺服系統(tǒng)整體參數(shù)的優(yōu)化和調整進行研究。ki=3000。滿足系統(tǒng)的設計要求 matlab/simulink 伺服控制 通過利用 matlab/simulink中的控制模塊，設計如下的控制框圖 24 運行上述控制控制框圖得到結果與在附件一結果一樣。試湊積分系數(shù) Ki 時，先給一個較大的 Ki 值，再將第一步所得的 Kp 值略微減小，譬如減小到原來值的 80％，然后逐步減小 Ki，直到消除靜差同時保持良好的動態(tài)品質。 ? 比例系數(shù) Kp 越大，控制作用越強，系統(tǒng)的動態(tài)特性也越好，動態(tài)性能主要表現(xiàn)為起動快，對階躍設定跟隨得快。 AI通道的調理通過 F/V轉換完成。30V 精度： 增益 = 1 % of FSR 177。 EVOC 基于 ISA總線數(shù)據(jù)采集與控制卡 PCL812PG 16 產(chǎn)品簡介： 12位模擬輸入分辨率；最高至 100KHz A/D采樣速率。此外，還要考慮輸出紋波電壓以及 R1對 R2值的影響 ，引腳３的紋波（ VRIPPLE）可用下式計算： ＶＲＩＰＰＬＥ＝（Ｖｃｃ／２）（Ｃ１／Ｃ２） [１－（Ｖｃｃ ｆＩＮ Ｃ１／Ｉ２） ] R1 的選擇與紋波無關，但響應時間，即輸出 Vout 穩(wěn)定在一個新值上需要的時間會隨著紋波值的增加而增加，因此必須在紋波、響應時間和線性度之間仔細地進行權衡。 LM2907 的 DIP14的內部結構如圖１所示， DIP8的內部結構及各引腳功能可參考圖２。 外徑 Ф30 ，軸徑 Ф4 ，電纜側出，標準配線 2米 . 電源電壓： 1224V或 5V 輸出相位： A,B兩相 體積小，重量輕，適用于精密環(huán)境。 給定被控對象模型如下 03117 20 21 15 01 11 930 28 17 12 )( )()( 23 2 ??? ???? sss sssU sNsG 控制系統(tǒng)設計要求： 調節(jié)時間 。 PID控制具有結構簡單、穩(wěn)定性能好、控制精度高等優(yōu)點 , 但它的控制性能是建立在 精確的數(shù)學模型基礎上的 , 在某一狀態(tài)下整定為最優(yōu)的一組 PID參數(shù)在另一種狀態(tài)下可能性能很差 . 電機運行參數(shù)變化與非線性特性使 PID 控制常常顧此失彼 ,系統(tǒng)的魯棒性不盡如人意 . 模糊控制以不依賴于被控對象的精確數(shù)學模型 , 具有較強的魯棒性 , 對被控對象的參數(shù)變不敏感 , 可以有效地克服伺服系統(tǒng)中的非線性、時變、耦合等因素的影響 , 但控制精度和系統(tǒng)反應速度不高 .采用模糊 PID控制 , 既具有模糊控制靈活 5 適應性強的優(yōu)點 , 又具有 PID 控制精度高的特點 , 提高了系統(tǒng)的快速性和控制精度 .本文應用 Matlab /Simulink 工具包建立 電機 伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型 ,進行仿真 ,從整體角度出發(fā)對伺服系統(tǒng)整體參數(shù)的優(yōu)化和調整進行研究。模糊控制對數(shù)學模型的依賴性弱。據(jù)有關資料介紹，現(xiàn)有 90%以上的動力來源電動機，我國生產(chǎn)的電能大約 60%消耗于電動機。 本文主要側重點是軟件設 計利用傳統(tǒng)的 PID 設計，控制效果非常理想，滿足工業(yè)生產(chǎn)的應用。本設計主要包括以下三個部分： 1)總體設計方案分析與設計 :硬件設計光電轉換及信號調理電路設計、頻壓轉換電路設計。 最后，進行 GUI(圖形用戶界面 )設計， 實習控制系統(tǒng)的可操作性和可視化。對于交流伺服系統(tǒng)的性能，一方面要求快速跟蹤性能好。樹立正確的設計思想，培養(yǎng)分析問題與解決問題能力及其動手能力。由以上兩式可以得出交流異步電機調速方法： 1. 改變轉差率 s： 可以通過在轉子繞組中串聯(lián)電阻來改變轉差率 s或者通過改變定子電壓 U改變，但兩種損耗皆很大，電機效率低，特性變差 2. 改變磁極對數(shù) p： 這種方法調速是有等級的，而且調速范圍窄，磁極對數(shù)多時不宜制造 3. 改變定子供電頻率 ： 變頻調節(jié)技術復雜，但可實現(xiàn)無級變速，且需要專門的變頻器作為專用控制電源 綜上分 析第三種方法易于實現(xiàn)閉環(huán)控制，并根據(jù)題目要求則以第三種方法為本次課程設計的主要技術方案 系統(tǒng)設計框圖 系統(tǒng)整體設計框圖如下圖： 6 詳細系統(tǒng)整體設計框圖： 控制思路 ：給定電機轉速有控制器轉換為對應電壓，通過變頻器將控制器發(fā)出的電壓信號轉換為交流信號，通過調節(jié)頻率 f改變電機轉速 n，然后電機轉速通過光電碼盤讀入在經(jīng)過 F/V轉換得到電機轉速的反饋值，通過控制算法校正轉速，從而達到對電機轉速的閉環(huán) 控制。 輸出端短路 電子線路保護 ,U,V,W輸出短路保護。 主要特點 LM2917 進行頻率倍增時只需使用一個 RC 網(wǎng)絡；以地為參考點的轉速計（頻率）輸入可直接從輸入管腳接入；運算放大器／比較器采用浮動三極管輸出；最大50mA 的輸出電流可驅動開關管、發(fā)光二極管等；內含的轉速計使用充電泵技術，對低紋波有頻率倍增功能；比較器的滯后電壓為 30mV 利用這個特性可以抑制外界干擾；輸出電壓與輸入頻率成正比，線性度典型值為 177。定時電容 C1可為充電泵提供內部補償，為了獲得準確的轉換結果，其值應大于 500pF，太小的電容值會在 R1 上產(chǎn)生誤差電流，特別在低溫應用時更是如此。實際應用中的輸入頻率信號可以是三角波、方波、正弦波信號。,177。1/2 位最低有效位 輸出驅動：最大 177。 3) 過短的采樣周期使 PID的 積分項過小，微分項又過大。 ? ??? t dt tdeKdtteKteKtu 0 dip )()()()( 22 ? 積分控制不能及時地克服擾動的影響 微分控制的作用 ? 微分控制的作用是由偏差信號 e(t)的當前變化率 de/dt 預見隨后的偏差將是增大還是減小、增減的幅度如何。ki=20200。在計算機 PID控制中，使用的是數(shù)字 25 PID控制器。 利用 Matlab /Simulink軟件 ,構建了電機控制系統(tǒng)的速度仿真模型。目的是把人工操作控制過程表達成計算機能夠接受便于計算的形式。KP , KI , KD 的大小量化 7個等級 ,區(qū)域以及隸屬函數(shù)的設置如下 。 num =[0 ] den =[ ] 在輸入信號為單位階躍信號時，仿真時。同時，利用模糊邏輯工具箱設計的模糊控制器，能方便地修改輸入輸出的論域、模糊子集、隸屬函數(shù) 及模糊規(guī)則等，突破了傳統(tǒng)方法需要編制大量程序的做法。 K值選擇越小，會使系統(tǒng)的快速性變差。 40 4. 計算機人機界面設計 含有 PID 界面設計 (程序見附件 3) 設計如下 GUIDE后臺程序 如下圖，含有的模塊有 4 個 exit模塊， 5個 static text 模塊，一個 panel模塊，一個 axis模塊， 2個 pushbutton模塊；一個主菜單包含子菜單更新和關閉功能，并且能夠在關閉的實現(xiàn)對話框的是否保存提醒。 43 運行可得： 軟件界面使用說明： kp ki kd 是要用戶整定的參數(shù)，界面顯示的三個參數(shù)是系統(tǒng)的默認顯示，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的響應隨時更改。 數(shù)字PID 計算機控制，屬于軟件控制 無 4%2% 小于 數(shù)字 PID最大優(yōu)點是屬于離散控制，可以實現(xiàn)軟控制，便于算法編程。但通過查閱文獻，及認真全面的復習，我 們 還是對伺服控制有了進一步的掌握，但以后要做的努力和學習還有很多，感謝老師本學期的耐心授課和教導， 我 們 會一如既往的帶著興趣去學習，去努力的！ 最后也祝老師新年快樂，幸福平安！也祝大家都能事業(yè)有成。 end %%%%%%%%%%主程序部分 close all clc clear all num1=[ 2817 11930]。 %多項式加法 den=polyadd(conv(den1,denPID),conv(num1,numPID))。 if (Np0) %set(,39。,39。 %峰值時間 overpercent=100*(YmaxFinalvalue)/Finalvalue。 Y(L)*Finalvalue) L=L1。)。y_2=。 rin(k)=1。u_1=u(k)。 end figure(1)。),ylabel(39。, mfilename, ... 39。, [] , ... 39。 end function tfFCN_GUI_OpeningF(hObject, eventdata, handles, varargin) = hObject。 set(, 。 end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainf(gui_State, varargin{:})。, tfFCN_GUI_OutputF, ... 39。 gui_State = struct(39。 xlabel(39。 %Calculating D x(3)=x(3)+error(k)*ts。 %Return of parameters u_3=u_2。ki=3000。u_3=。 dsys=c2d(sys,ts,39。 %上升時間 L=length(t)。 47 [Ymax,k]=max(Y)。) else %set(,39。v39。 denPID=[1 0]。 if mz0 poly=[zero(1,mz),short]+long。試驗 中也存在一些問題，如 位置式 PID控制算法控制有時候會出現(xiàn)較大幅度的誤動作，沒有增量式準確，而且還可以進一步采用更加準確的 PID系統(tǒng)。滿足系統(tǒng)的設計要求。右邊的圖形界面是對單位階躍輸出的響應。 ? =。 K值越大，則快速性越好，但超調量大，甚至可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定。響應結果及 PID控制參數(shù)的自適應變化如圖。應用模糊合成推理設計 PID參數(shù)的模糊矩陣表，查出修正 參數(shù) 帶入下式計算 ： 在線運行過程中，控制系統(tǒng)通過對模糊邏輯規(guī)則的結果處理、查表和運算，完成對 PID參數(shù)的在線自校正。 對應誤差 e和誤差變化率 ec的大小量化 7個等級 , 表示為{3， 2， 1， 0, 1, 2, 3,}。經(jīng)過多年的實踐，模糊控制器已逐漸形成了一種規(guī)范形式。 無穩(wěn)態(tài)誤差 , 超調量4%2%。kd=0 PID 控制算法 (程序見 附錄 二 ) 首先，將連續(xù)的系統(tǒng)離散化 。應先給一個很小的微分系數(shù) Kd，視動態(tài)性能的改善情況，漸次增大 Kd，還可兼顧調整微調 Kp 和 Ki，直到動態(tài)和靜態(tài)品質 都滿意。 積分控制的作用 ? 積分控制的作用是累積系統(tǒng)從零時刻（系統(tǒng)啟動時刻）起到當前的偏差信號e(t)的歷史過程。 19 控制系統(tǒng)仿真分析 采樣周期的選擇 1) 采樣周期應符合采樣定理的要求。1LSB 輸入阻抗 : 10MΩ 觸發(fā)方式：軟件，定時和外部觸發(fā) 數(shù)據(jù)傳輸：程序控制，中斷， DMA 數(shù)據(jù)處理能力： 100KHz（最大）， DMA單通道數(shù)據(jù)傳輸 模擬輸出（ D/A） 通道數(shù)： 2個雙緩沖區(qū)模擬輸出 分辨率： 12位