文档介绍：审定成绩:
重庆邮电大学
自动化学院
综合实验一设计报告

设计题目:51系列单片机直流电机闭环调速实验
单位(二级学院): 自动化学院
学生姓名:
学生姓名:
学生姓名:
设计时间: 年月
51系列单片机直流电机闭环调速实验
一、实验目的
1、熟悉直流电机的工作原理
2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法
3、设计基于51系列单片机控制的直流电机调速原理图(要求实现电机的速度反馈测量)
二、实验要求
直流电机采用编码器测速
直流电机速度给定采用电位器进行模拟电压给定,0——5V
AD转采用12位转换
显示采用8位LED,或者LCD1602显示
键盘4X4,PID等参数通过键盘设置
控制算法:数字PID,参数在线修改
显示窗口:显示速度的设置值SV、速度的实际值PV
三、实验原理
控制算法比较:
PID控制原理PID调节器由比例调节器(P),积分调节器(I)和微分调节器(D) 构成,它通过对偏差值的比例积分和微分运算后,。
图1 PID控制系统框图
比例调节(P)
比例调节是数字控制中最简单的一种调节方法。其特点是调节器的输出与控制偏差e成线性比例关系,控制规律为:
(1)
式中:-比例系数,-偏差e为零时调节器的输出值.
当输出值S与设定的期望值R间产生偏差时,比例调节器会自动调节控制变量y(如为控制阀门的开度)的大小。,大调节器调节的速度快,但过大会使控制系统出现超调或振荡现象。小调节器调节的速度慢,但过小又起不到调节作用。另外,虽然比例调节器控制规律简单,控制参数易于整定,但缺点是它只能在一种负载情况下实现无静差值的调节,当负载变化时,除非重新调整相应的),值的大小,否则控制系统将会产生无法消除的静差值。
比例微分调节(PI)
比例调节器的主要缺点是存在无法消除的静差值,,在比例调节器的基础上并人一个积分调节器构成比例积分调节器,其调节规律可用下列(2)式表示.
(2)
式中:为积分常数,它的物理意义是当调节器积分调节作用与比例调节作用的输出相等时所需的调节时间称为积分常数。积分常数的大小决定了积分作用强弱程度,选择的越小,积分的调节作用越强,但系统振荡的衰减速度越慢。当过小时,甚至会造成系统的持续振荡,使调节器的输出波动不定,给生产过程带来严重的危害。相反地当选择的越大,积分的调节作用越弱,虽然过渡过程中不容易出现振荡现象,但消除偏差e的时间却很长。积分调节对偏差有累积作
用,所以,只要有偏差e存在积分的调节作用就会不断地增强,直至消除比例调节器无法消除的静差值。
比例积分微分调节(PID)
加入积分调节后,虽可消除静差,使控制系统静态特性得以改善,但由于积分调节器输出值的大小是与偏差值e的持续时间成正比的,这样就会使系统消除静差的调节过程变慢,,情况更为严重。另外,当系统受到冲激式偏差冲击时,由于偏差的变化率很大,而PI调节器的调节速度又很慢,这样势必会造成系统的振荡,