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直流电机调速.doc

文档介绍

文档介绍:基于8088控制器的直流电机闭环调速

摘要:本课程设计系统由AEDK-Lab ACT自控/计控原理实验箱中的直流电机和电机驱动功率放大器、调节器(8088控制器)、电机转速检测传感器、F/V转换器等组成,本课程设计采用单闭环控制方案结合PID算法来实现直流电机的调速。在运动控制系统中,电机转速控制占有至关重要的作用,其控制算法和手段有很多,模拟PID控制是最早发展起来的控制策略之一,长期以来形成了典型的结构,并且参数整定方便,能够满足一般控制的要求,但由于在模拟PID控制系统中,参数一旦整定好后,在整个控制过程中都是固定不变的,而在实际中,由于现场的系统参数、温度等条件发生变化,使系统很难达到最佳的控制效果,因此采用模拟PID控制器难以获得满意的控制效果。随着计算机技术与智能控制理论的发展,数字PID技术渐渐发展起来,它不仅能够实现模拟PID所完成的控制任务,而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点,应用面越来越广。
关键词:直流电机;闭环调速;PID;8088控制器
目录
第1章绪论 1
课题背景 1
选题的目的和意义 1
本课程设计的主要内容 1
第2章 PID算法及参数整定 2
PID算法 2
PID参数整定方法 5
第3章控制系统设计方法 7
系统设计思路 7
硬件组成及工作原理 7
软件设计及流程图 9
第4章参数调试及数据分析 11
调整F/V转换静态工作点 11
测空连线11
实验数据及分析12
PID调节参数的分析19
第五章结束语21
致谢 22
参考文献 23
附录1 24
第1章绪论
背景
21世纪,科学技术日新月异,科技的进步带动了控制技术的发展,现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已进入高速发展的信息时代,控制技术成为当今科技的主流之一,广泛深入到研究和应用工程等各个领域。
控制理论的发展经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。其控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。不同的控制系统、传感器﹑变送器执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用。

选题的目的和意义
受益于数十年来全球经济高速成长所获得的PID控制成果,在中国市场,一大批机器设备制造商正处于蓬勃发展阶段,除满足本土市场庞大的机器设备需求外,走向国际市场,参与国际竞争也成为现实需求。在应用方面,这种控制技术已经渗透到了医疗、汽车制造、铁道运输、航天航空、钢铁生产、物流配送、饮料生产等多个方面。
但是由于中国科技落后,为此,我们需要更进一步的学****掌握与应用先进的控制技术与解决方案,以提升设备性能、档次与市场竞争力。在国外,尤其在运动控制及过程控制方面PID控制技术的应用更是越来越广泛和深入。
本课程设计的主要内容
本次设计主要研究的是PID控制技术在运动控制领域中的应用,众所周知运动控制系统最主要的控制对象是电机,在不同的生产过程中,电机的运行状态要满足生产要求,其中电机速度的控制在占有至关重要的作用,因此本次设计主要是利用PID控制技术对直流电机转速的控制。硬件方面包括:电源模块、电机驱动模块、控制模块、速度检测模块、DA转换模块、AD转换模块。
PID算法及其参数整定
PID算法
控制算法是微机化控制系统的一个重要组成部分,整个系统的控制功能主要由控制算法来实现。目前提出的控制算法有很多。根据偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行的控制,称为PID控制。实际经验和理论分析都表明,PID控制能够满足相当多工业对象的控制要求,至今仍是一种应用最为广泛的控制算法之一。下面分别介绍模拟PID、数字PID。
模拟PID
在模拟控制系统中,调节器最常用的控制规律是PID控制,,系统由模拟PID调节器、执行机构及控制对象组成。
( 模拟PID控制系统原理框图)
PID调节器是一种线性调节器,它根据给定值与实际输出值构成的控制偏差:
=- ()
将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量,对控制对象进行控制,故称为PID调节器。在实际应用中,常根据对象的特征和控制要求,将P、I、D基本控制规律进行适当组合,以达到对被控对象进行有效控制的目的。例如,P调节器,PI调节器,PID调节器等。
模拟PID调节器的控制规律为
()
式中,为比例系数,为积分时间常数,为