【正文】 erally did not surpass SkHz, the vibration which the electrical machinery winding electromagnetism noise and the overtone created has arousod people39。參考文獻[1]?？×?，[M].中國礦業(yè)大學出版社，[2]黃友銳，[M].科學出版社， 2010:26170[3][J].浙江大學碩士學位論文， 2004, 03[4][J].浙江科技學院學報， (4):236240[5][D].甘肅工業(yè)大學碩士學位論 文，2003[6][D].上海交通大學碩士學位 論文，[7][M].，2002[8][D].青島科技大學碩士學位論文，[9][M].:機械工業(yè)出版社，2005[10]周希章，[M].:機械工業(yè)出版 社，2001.[11] [D]. 南京理工大學碩士論文，[12][M].機械工業(yè)出版社，2004：145[13]陳世元，梁冠安，[M].中國電力出版社，2004:1 84[14]戴佳，[M].電了工業(yè)出 版社:167180[15][D].電子科技大學工程碩士論文，[16]Texas Instruments Second Generation TMS320 User39。以8051單片機為控制核心，實現了對普通直流電機的轉速測量和轉速調節(jié)，為進一步研究和優(yōu)化直流電機控制方法提供了基礎。其流程如下圖所示。在本系統中，可作為控制電機轉速的PWM信號的占空比。當光柵轉盤阻隔紅外對管時，該I/0口將輸入低電平。 PWM為正占空PWMCAE=0X00。該模塊有4個時鐘源，能分別控制8路信號。數碼管顯示：LED數碼管顯示驅動程序。根據電機頻響特性實測使用4kHz的PWM信號。：bts7960的優(yōu)點是電路簡單，利用雙BTS/BTN7960能達到最大電流43A，他是H橋驅動。但是在如圖1(a)中可以看到：為了使電機正轉，Q1和Q4應該導通。如圖46。7805直接輸入不接輸出的情況下，其內部還會有3mA的電流消耗（靜態(tài)電流)。 （4）兩個定時/計數器T0、T1，可用作定時器，也可用以對外部脈沖進行計數。設P點坐標為，再結合式（312），得到： （313）當=→時，=→，根據這個數據對兩個值進行設置。并且，在確定臨界信息的時候，采用的方法是非線性理論的描述函數法，該方法是同樣是應用一次基波來近似，所以繼電反饋得到的參數本身也只是近似的參數，近似的精度取決于反饋測試中臨界信息的準確度。繼電測試的優(yōu)點缺點分析：該方法利用繼電測試快速獲得系統臨界信息，省去傳統ZN法多次測試實驗的過程，大大節(jié)省了測試時間。該方法參數少，并且在閉環(huán)條件下完成，對擾動不靈敏，實踐證明是一個不錯的方法。在高度非線性的過程中也有可能應用此方法進行參數整定。 （1）位置式PID控制算法下圖32為位置式PID控制算法的簡化示意圖。積分作用太強會使系統超調加大，甚至使系統出現振蕩。 e (t) =r(t)y (t) (31)比例，積分，微分的線性組合，構成控制量u (t），稱為比例(Proportional)、積分(Integrating)、微分(Differentiation)控制，簡稱PID控制。只有合適，才使超調量較小，減小調節(jié)時間。 PID參數整定（1）比例系數對系統性能的影響： 比例系數加大，使系統的動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小偏大，振蕩次數加多，調節(jié)時間加長。 另外積分分離的閩值應視具體對象和要求而去定。 (3) PID增量算法的飽和作用及其抑制 在PID增量算法中，由于執(zhí)行元件本身是機械或物理的積分儲存單元，如果給定值發(fā)生突變時，由算法的比例部分和微分部分計算出的控制增量可能比較大，如果該值超過了執(zhí)行元件所允許的最大限度，那么實際上執(zhí)行的控制增量將時受到限制時的值，多余的部分將丟失，將使系統的動態(tài)過程變長，因此，需要采取一定的措施改善這種情況?！⒎謺r間常數。3 PID控制的基本原理 簡單地說，PID就是運用比例、積分、微分算法，來對回路中的偏差進行修正，通過執(zhí)行器調節(jié)參數，使測量值穩(wěn)定在設定值附近，達到控制某一參數的目的。 數字測速具有測速精度高、分辨力強、受器件影響小等優(yōu)點，被廣泛應用于速度要求高、調速范圍大的調速系統和伺服系統。微機數字控制雙閉環(huán)直流調速系統與用模擬器件組成的雙閉環(huán)直流調速系統相同，給定信號和反饋信號為數字量，用下標“dig”表示，分別為ndig、iddig等，反饋系數改為存儲系數，就構成了數字控制的雙閉環(huán)直流調速系統。 在采樣一數據系統中，微處理機直接參與了閉環(huán)控制，起著控制器的作用。、優(yōu)點 采用數字技術處理信號的控制系統稱為數字控制系統。 當輸入信號突然發(fā)生跳變時，這時輸出量還處在原有的平衡狀態(tài)，這樣就出現了偏差，這個偏差控制輸出量達到新的平衡，這就是一個調節(jié)過程。復合控制是高精度控制系統的一種有效控制方式，使控制系統有更好的控制性能。一般用于可以不考慮外界影響或精度要求不高的場合。自動控制系統是指在沒有人直接參與下由控制裝置與被控對象結合起來的，能夠對被控對象的一些物理量進行自動控制的一個有機整體。 可以預見，隨著控制理論和計算機技術的進一步發(fā)展，將會有更多的功能完善、性能可靠的PID控制器商業(yè)化產品面世。 PID控制器商業(yè)化產品簡介 1958年，Kalman設計出一臺自整定調節(jié)器，由于條件限制，當時他利用的是一臺可靠性比較差的模擬數字計算機。(2)對穩(wěn)態(tài)特性的影響 在系統穩(wěn)定的情況下，比例系數增大，穩(wěn)態(tài)誤差就會減少，以此來提高控制精度，但是加大只是減少，卻無法從本質上上消除穩(wěn)態(tài)誤差。當系統是連續(xù)控制時，PID控制器的輸出u(t)與輸入e(t)之間會存在比例、積分、微分的關系，用下式表示出來， (11)也可寫成常見的傳遞函數形式: (12) 式中，e(t)=r(t)y(t),是比例增益,是積分時間，是微分時間。 PID控制器簡介 PID自整定的現狀 控制系統的性能概括起來用穩(wěn)、準、快二個字來描述。比較成熟的是PID自整定控制，它具有不依賴被控對象精確的數學模型、能克服非線性因素的影響、對調節(jié)對象的參數變化具有較強的魯棒性等等優(yōu)點。PID調節(jié)器從產生到今天已經歷經了近一個世紀，人們?yōu)樗陌l(fā)展和推廣做出了巨大的努力和改善，使其成為工業(yè)過程控制中主要的和可靠的技術工具。 在用電系統中，電動機作為主要的動力設備而廣泛地應用十工農業(yè)生產、國防、科技及社會生活等各個方面。研究直流電機的PID自整定方法，對提高控制精度和響應速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。 隨著電力電子技木、微電子技術及計算機技術的迅速發(fā)展，電氣傳動控制系統的組成結構經歷了數次更新換代，其控制方式也已從最初的電子分立元件、小規(guī)模集成電路組件發(fā)展到了微機控制系統。近年來，智能控制研究很活躍，并在許多領域獲得了應用。研究直流電機的PID自整定的控制和測量方法，對提高控制精度和響應速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。 PID控制器的基本原理PID控制是基于對變量“過去現在”和“未來”信息估計的交叉控制算法。 比例作用就是以比例形式來反應系統的偏差信號e(t)，以最快速度來產生控制作用，使偏差逐漸趨于減小。微分作用主要改善閉環(huán)系統的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。瑞典的SattControl生產的ECA40和Fisher Control生產的DPR 900是以繼電反饋實驗為基礎的PID商業(yè)化產品。最后一章給出了本文的總結和個人的一點展望。開環(huán)控制系統由控制器與控制對象組成。復合控制系統是前饋和反饋相結合，即符合控制是開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結合的一種控制方式。放大元件：對微弱的偏差信號進行放大和變換，使之具有足夠的幅值和功率，以適應執(zhí)行元件動作的要求。 模擬量信號是一種連續(xù)變化的物理量，如電流、電壓、溫度、壓力、位移、液位、速度等，工業(yè)控制中需要用模擬量信號控制，例如電動閥門、液壓電磁閥等執(zhí)行機構，需要用連續(xù)變化的模擬量信號來控制驅動。采樣頻率越高，離散系統越接近于連續(xù)系統，但在采樣周期內必須完成信號的采集與轉換，完成控制運算，并輸出控制信號，所以采樣周期又不能太短，否則可能會造成不必要的累計誤差。其控制軟件能夠進行邏輯判斷和復雜運算，可以實現不同于一般線性調節(jié)的最優(yōu)化、自適應、非線性、智能化等控制規(guī)律，而且更改起來靈活方便，實時性好，穩(wěn)定性好，可靠性高，可以提高控制性能，抗干擾能力強，此外還有信息存儲、數據通信和故障診斷等模擬控制系統無法實現的功能。 檢測回路包括電壓、電流和轉速檢測，其中電壓、電流檢測由A/D轉換通道變?yōu)閿底至克腿雴纹瑱C。需要整定的參數有比例系數Kp，積分時間常數Ti和采樣周期T，在數字控制系統中，采樣周期T的選擇與系統的穩(wěn)定性密一切相關，一方面要滿足Shannon定理，即采樣信號的最高角頻率≥2 。e (t)——控制器輸入與設定值之間的誤差。但如果被控量遠未接近給定值，僅剛開始向給定值變化時，由于比例和積分反向，將會減慢控制過程。特別是對于溫度、成份等變化緩慢的過程，這一現象將更嚴重。因此在微分項中不考慮給定值，只對被控量(控制器輸入值)進行微分。（2）積分控制對系統性能的影響: 積分作用使系統的穩(wěn)定性下降，小(積分作用強)會使系統不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統的控制精度。圖中D (S)為控制器。比例放大系數的加大，會引起系統的不穩(wěn)定。進入計算機的連續(xù)—時間信號，必須經過采樣和整量化后，變成數字量，方能進入計算機的存貯器和寄存器，而在數字計算機中的計算和處理，不論是積分還是微分，只能用數值計算去逼近。首先，這種方法最主要耗時較少。若要想求出系統的這些特征參數，必須使用離線的實驗方法來進行，即首先通過實驗測算出系統的各個特征參數，然后再根據這些參數去設計一個合適的PID控制器，最后再把該控制器應用到控制系統中。此時已經根據繼電臨界信息得出了PID的參數，由PID控制器對系統的動態(tài)性能進行調節(jié)。 (3)相比于其他基于測試的辨識方法，繼電辨識的測試時間較短，不需要反復啟動系統，大大地方便了自整定控制過程的實現?；诮o定相位裕度的PM法PID參數自整定 為了降低理想繼電特性對噪聲的敏感度，將繼電特性環(huán)節(jié)引入滯環(huán)，此方法是由相位裕度(Phace Margin)做為理論依據的，所以又稱其為PM法，系統原理反映在圖35中，由滯環(huán)繼電特性的描述函數的負倒數公式如下:圖35 1/N(A)和Nyquist曲線如圖35所示，1/N(A)是一條直線，平行于坐標負實軸，選擇不同的ε和d值，就可以確定出給定虛部的Nyquist曲線上的某一點Q的坐標。 圖41基本組成一個8051單片機包含下列部件： （1）一個8位微處理器CPU。本系統的硬件整體結構如圖42所示，其中包括了電源模塊、傳感器模塊、人機互動模塊和電機驅動模塊。 按鍵電路自己繪制的14按鍵電路平時為高電平，低電平有效。目前的 H橋驅動主要有3 種方式，如圖56所示。因此最常用的是(c)的電路，該電路結合了上述2種電路各自的優(yōu)點，使用方便。短時間極限電流40A以上不會損壞(短路2秒)。他是八進制3態(tài)非反轉透明鎖存器，這里用到了8路，分別連接到數碼管的8個位選腳如下圖所示。LED數碼管的顯示流程如圖54所示。PWMPRCLK=0X30。 電機占空比PWME_ PWMES=1。數字PID算法的表達式如下列式子所示： （51） 其中為第k個采樣時刻的速度偏差值。其流程如下圖所示所示。其流程如圖所示 圖59 電機啟動子程序本章主要對系統的軟件進行了設計，流電機控制和測速、PID算法實現調速、繼電反饋軟件設計。 考慮到電機控制的高速、精確、穩(wěn)定和節(jié)省成本等方面的問題，出現了多元化發(fā)展，現今市面上在控制和驅動方面出現了一種集成產品，就是控制和驅動集成在為一件配件。s interest. In order to obtain the improvement, the stochastic PWM method arises at the historic moment. !ts principle is the stochastic change turnon frequency causes the electrical machinery electromagnetism noise to be limited to approximately the belt white noise (in linear tiequency coordinate system, various frequencies energy distribution is even), although the noise a decibel number has not always changed, but weakens greatly take the fixed turnon frequency as the characteristic colored noise intensity. Because of this, even if in 1GBT by widespread application today has had to limit regarding