基于數(shù)字pid的電機速度控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書(編輯修改稿)
2025-07-20 18:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分（D）控制。在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “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(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。 PID控制器的參數(shù)整定 PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。 PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。兩種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程對經(jīng)驗公式控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。 利用該方法進行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下： （1）首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作； （2）僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期； （3）在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。本設(shè)計采用經(jīng)驗估計與實際調(diào)試情況相結(jié)合的方法測得本設(shè)計電機的P、I、,。3 基于數(shù)字PID控制程序的設(shè)計 數(shù)字PID與模擬PID控制算法模擬PID就是在現(xiàn)場安裝的利用DDZII或者DDZIII型表再加上其他氣動儀表的模塊，對現(xiàn)場控制變量的模擬信號利用旋鈕或撥盤對PID的三個值進行設(shè)定對或者手動控制輸出的系統(tǒng)，其信號均為模擬信號。數(shù)字PID就是把現(xiàn)場的控制變量的模擬信號和對現(xiàn)場受控變量的輸出信號均轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號，PID的實現(xiàn)也是通過數(shù)字信號的設(shè)定來完成的。 數(shù)字PID控制程序本設(shè)計采用增量計算位置輸出的PID控制算法，位置式PID控制的輸出與整個過去的狀態(tài)有關(guān)，用到了誤差的累加值；而增量式PID的輸出只與當前拍和前兩拍的誤差有關(guān)，因此位置式PID控制的累積誤差相對更大；增量式PID控制輸出的是控制量增量，并無積分作用，因此該方法適用于執(zhí)行機構(gòu)帶積分部件的對象，如步進電機等，而位置式PID適用于執(zhí)行機構(gòu)不帶積分部件的對象，如電液伺服閥。由于增量式PID輸出的是控制量增量，如果計算機出現(xiàn)故障，誤動作影響較小，而執(zhí)行機構(gòu)本身有記憶功能，可仍保持原位，不會嚴重影響系統(tǒng)的工作，而位置式的輸出直接對應(yīng)對象的輸
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