【正文】 =0，實(shí)際微分系數(shù) =0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，IKDK由小到大改變比例系數(shù) ，讓擾動(dòng)信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿P意的控制過程為止。④根據(jù)選定的控制度，查表 求得 T、 、 、 的值 [1]。 控制度＝ 模 擬])([02??dteDC（）實(shí)際應(yīng)用中并不需要計(jì)算出兩個(gè)誤差平方面積，控制度僅表示控制效果的物理概念。kT③選擇控制度：所謂控制度就是以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將 DDC 的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較。使用這種方法整定數(shù)字調(diào)節(jié)器參數(shù)的步驟是：①選擇一個(gè)足夠小的采樣周期，具體地說就是選擇采樣周期為被控對象純滯后時(shí)間的十分之一以下。下面介紹兩種常用的簡易工程整定法。這種方法最大優(yōu)點(diǎn)就是整定參數(shù)時(shí)不依賴對象的數(shù)學(xué)模型，簡單易行。用理論計(jì)算法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的前提是能獲得被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，這在工業(yè)過程中一般較難做到。顯然，要同時(shí)滿足上述各項(xiàng)要求是很困難的，必須根據(jù)具體過程的要求，滿足主要方面，并兼顧其它方面。DP數(shù)字 PID 位置型示意圖和數(shù)字 PID 增量型示意圖分別如圖 和 所示：圖 數(shù)字 PID 位置型控制示意圖 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。由（）可看出，位置型控制算式不夠方便，這是因?yàn)橐奂悠?,不)(ie僅要占用較多的存儲單元，而且不便于編寫程序，為此對式（）進(jìn)行改進(jìn)。為將模擬 PID 控制規(guī)律按式（ ）離散化，我們把圖 中 、 、)(trte、 在第 n 次采樣的數(shù)據(jù)分別用 、 、 、 表示，于是式)(tutc )(nre)(nuc（）變?yōu)?：= － )(e)(c（）當(dāng)采樣周期 T 很小時(shí) 可以用 T 近似代替， 可用 近似代替，dt )(tde)1()?ne“積分”用“求和”近似代替，即可作如下近似 Tnedt)1()(??（） ???tniee01)()(（）這樣，式（）便可離散化以下差分方程湖南電子電氣網(wǎng) 8 01 })]1()[)()({)( uneTneeKnuiDIP ??????（）上式中 是偏差為零時(shí)的初值,上式中的第一項(xiàng)起比例控制作用,稱為比例（P ）項(xiàng)0u,即 )(nP )()(neKuPp?（）第二項(xiàng)起積分控制作用,稱為積分（I）項(xiàng) 即)(I ??niIPI eTKnu1)()(（）第三項(xiàng)起微分控制作用,稱為微分（D）項(xiàng) 即)(nuD ]1[)(??eTKnuPD（）這三種作用可單獨(dú)使用(微分作用一般不單獨(dú)使用)或合并使用,常用的組合有:P 控制: 0)()(unuP??（）PI 控制 : 0)()(nIP（） PD 控制: 0)()()(unuDP??（）PID 控制: 0)()()(nunIP?（）式（）的輸出量 為全量輸出,它對于被控對象的執(zhí)行機(jī)構(gòu)每次采樣時(shí))(nu刻應(yīng)達(dá)到的位置。因此，系統(tǒng)中數(shù)字控制的設(shè)計(jì)，實(shí)際上是計(jì)算機(jī)算法的設(shè)計(jì)。由式 可得，模擬 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 )1()(STKSEUDDIP??（）由于本設(shè)計(jì)主要采用數(shù)字 PID 算法，所以對于模擬 PID 只做此簡要介紹。PKITD簡單的說，PID 調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用是：湖南電子電氣網(wǎng) 7（1）比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號 ,偏差一旦產(chǎn)生，調(diào))(te節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減少偏差；（2）積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。例如，P 調(diào)節(jié)器，PI 調(diào)節(jié)器， PID 調(diào)節(jié)器等。 圖 模擬 PID 控制系統(tǒng)原理框圖PID 調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它根據(jù)給定值 與實(shí)際輸出值 構(gòu)成的)(tr)(tc控制偏差： = － er)(t（）將偏差的比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對控制對象進(jìn)行控制，故稱為 PID 調(diào)節(jié)器。下面分別介紹模擬 PID、數(shù)字 PID 及其參數(shù)整定方法。根據(jù)偏差的比例（P）、積分（I）、微分（D）進(jìn)行的控制，稱為 PID 控制。?湖南電子電氣網(wǎng) 6比 例微 分積 分 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 對象r ( t )+++u ( t )c ( t )e ( t )1 PID 算法及 PWM 控制技術(shù)簡介 PID 算法控制算法是微機(jī)化控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，整個(gè)系統(tǒng)的控制功能主要由控制算法來實(shí)現(xiàn)。軟件部分采用 C 語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)為：可移植性強(qiáng)、算法容易實(shí)現(xiàn)、修改及調(diào)試方便、易讀等。在系統(tǒng)中采 12864LCD 顯示器作為顯示部件，通過 44 鍵盤設(shè)置 P、I、 D、V 四個(gè)參數(shù)和正反轉(zhuǎn)控制，啟動(dòng)后通過顯示部件了解電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和運(yùn)行時(shí)間。其設(shè)計(jì)思路為：以 AT89S51 單片機(jī)為控制核心，產(chǎn)生占空比受 PID 算法控制的 PWM 脈沖實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。隨著社會的發(fā)展用戶對其性能提出了越來越高的要求，借助于數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能控制已經(jīng)深入到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)方面，各種新技術(shù)的應(yīng)用也大大提高了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，高頻化、交流化和網(wǎng)絡(luò)化成為今后的發(fā)展方向。被廣泛應(yīng)用于汽車制造、醫(yī)療、鐵道運(yùn)輸、航天航空、鋼鐵生產(chǎn)等領(lǐng)域，并受到各行各業(yè)地重視。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(gè)有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。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。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)會增大。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）。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） 。比例控制是一種最簡單的控制方式。實(shí)際中也有 PI 和 PD 控制。PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。在國外，尤其在運(yùn)動(dòng)控制及過程控制方面 PID 控制技術(shù)的應(yīng)用更是越來越廣泛和深入。在應(yīng)用方面，這種控制技術(shù)已經(jīng)滲透到了醫(yī)療、汽車制造、鐵道運(yùn)輸、航天航空、鋼鐵生產(chǎn)、物流配送、飲料生產(chǎn)等多個(gè)方面。目前，PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)、加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量、經(jīng)過傳感器、變送器、通過輸入接口送到控制器?？刂评碚摰陌l(fā)展經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。s current rotate speed and system has great control precision and antijamming capability. Keywords： digital PID；PWM impulse；dutyfactor；astatic modulation 湖南電子電氣網(wǎng) 3前言21 世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)日新月異，科技的進(jìn)步帶動(dòng)了控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化。s closed loop control to attain the purpose of rotate speed39。s control tasks and consists of many advantages like flexible control arithmetics and high reliability,it is widely used now. This design is based on the digital PID mentioned above as basic control arithmetic and AT89S51 SCM as control core,the system produces PWM impulse whose duty ratio is controlled by digital PID arithmetic to make sure the running of direct current machine39。s easy to meet normal control39。關(guān)鍵詞：數(shù)字 PID；PWM 脈沖；占空比；無靜差調(diào)節(jié)湖南電子電氣網(wǎng) 2Abstract In the motion control system,the control of electromotor39。在系統(tǒng)中采 12864LCD 顯示器作為顯示部件，通過 44 鍵盤設(shè)置 P、I、 D、V 四個(gè)參數(shù)和正反轉(zhuǎn)控制，啟動(dòng)后可以通過顯示部件了解電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和運(yùn)行時(shí)間。本設(shè)計(jì)以上面提到的數(shù)字 PID 為基本控制算法，以 AT89S51 單片機(jī)為控制核心，產(chǎn)生占空比受數(shù)字 PID 算法控制的 PWM 脈沖實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。湖南電子電氣網(wǎng) 1摘要在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，電機(jī)轉(zhuǎn)速控制占有至關(guān)重要的作用，其控制算法和手段有很多，模擬 PID 控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，長期以來形成了典型的結(jié)構(gòu)，并且參數(shù)整定方便，能夠滿足一般控制的要求，但由于在模擬 PID 控制系統(tǒng)中，參數(shù)一旦整定好后，在整個(gè)控制過程中都是固定不變的，而在實(shí)際中，由于現(xiàn)場的系統(tǒng)參數(shù)、溫度等條件發(fā)生變化，使系統(tǒng)很難達(dá)到最佳的控制效果，因此采用模擬PID 控制器難以獲得滿意的控制效果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能控制理論的發(fā)展，數(shù)字 PID 技術(shù)漸漸發(fā)展起來，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)模擬 PID 所完成的控制任務(wù)，而且具備控制算法靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用面越來越廣。同時(shí)利用光電傳感器將電機(jī)速度轉(zhuǎn)換成脈沖頻率反饋到單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，達(dá)到轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)的目的。該系統(tǒng)控制精度高，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。s rotate speed is of great importance,there are a lot of speed control arithmetics and methods ,the analog PID control is one of the earliest developed control policies which has formed typical structure ,its parametric setting is convenient and it39。s demand,but as the whole control process is fixed once the parameter has been set while practically the changes of those conditions like the system parameters and temperature of the environment prohibit the system from reaching its best control effect,so the analog PID controller barely has satisfied the development of puter technology and intelligent control theory ,the digital PID technology is thriving which can achieve the analog PID39。s rotate ,the design uses photoelectric sensor to transduce the electromotor speed into impulse frequency and feed it back to SCM,this process implements rotate speed39。s astatic this system, the 12864LCD is used as display unit , the 44 keyboard sets those four parameters P、I、D 、V and obverse and reverse control,after starting up,the display unit shows