計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-資料下載頁
2025-05-14 03:24本頁面
【正文】 本系統(tǒng)中電機(jī)速度采集是一個(gè)非常重要的部分，它的精度直接影響到整個(gè)控制的精度。在設(shè)計(jì)中采用了光電傳感器做為測速裝置，其計(jì)算公式為： v= r/min從這里可以看出速度v的誤差主要是由圓盤邊緣上的凹槽數(shù)的多少?zèng)Q定的，為了減少系統(tǒng)誤差應(yīng)盡量提高凹槽的數(shù)量，在本次設(shè)計(jì)中取凹槽數(shù)N為120。 在本系統(tǒng)中定時(shí)器T0中斷子程序是用來控制電機(jī)運(yùn)行時(shí)間和進(jìn)行速度計(jì)算和PID 運(yùn)算。五、設(shè)計(jì)要求，為什么？ 選用PI結(jié)構(gòu)，因?yàn)镻I結(jié)構(gòu)綜合了P調(diào)節(jié)器和I調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)，能夠更好的減小超調(diào)、消除穩(wěn)態(tài)誤差。由于在本次PID整定過程中，PI結(jié)構(gòu)已滿足系統(tǒng)要求，所以采用PI結(jié)構(gòu)。 通過波形圖說明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=。超調(diào)=3 靜差=1。（2）【PI結(jié)構(gòu)】系統(tǒng)超調(diào)基本消除，但存在靜差，因此需要加入積分環(huán)節(jié)。先設(shè)Ki為一較大值，并將Kp縮小。V=60r/s, kp=，ki=。（3）【PID結(jié)構(gòu)】加入微分環(huán)節(jié)后。Kp=，ki=，kd=。系統(tǒng)出現(xiàn)Kp=，ki=，kd=。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。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）?！ 》e分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steadystate Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)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(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差?！ ∥⒎郑―）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)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(shí)，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(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(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)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(dòng)態(tài)特性。 系統(tǒng)加入D和不加入D的不同之處。對于具有較大慣性轉(zhuǎn)速或者之后去的對象，系統(tǒng)加入D之后，明顯的減小了振蕩，減小了調(diào)節(jié)時(shí)間，使得系統(tǒng)快速進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。不加入D的話，當(dāng)系統(tǒng)較大慣性或滯后的被控對象，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)近似等幅振蕩，無法進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。但是一般合理的轉(zhuǎn)速區(qū)間則影響不大。六、總結(jié)本課題的目的在于利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PID算法產(chǎn)生PWM脈沖來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。到目前為止通過對控制器模塊、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。完成了硬件電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件方面利用C語言進(jìn)行編程，增強(qiáng)了程序的可移植性和靈活性并且保證了程序的準(zhǔn)確性。歸納起來主要做了如下幾方面的工作： PID算法與PWM控制技術(shù)有機(jī)的結(jié)合； 設(shè)計(jì)了速度檢測電路； 利用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì) 根據(jù)上面論述結(jié)合測試數(shù)據(jù)可以看出本次設(shè)計(jì)基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。通過此次設(shè)計(jì)，掌握了數(shù)字PID算法的使用及編程方法，學(xué)習(xí)了如何進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)技巧。20
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