章波級微機控制技術(shù)課程完成

1、個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用微機控制技術(shù)課程設(shè)計一： 實驗?zāi)康模?：掌握 PID 控制算法、大林算法設(shè)計和smith 控制算法的設(shè)計。2：掌握PID 控制參數(shù)的整定和參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性及過渡過程的影響。3：掌握數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本原理。4：儀表的選擇。5：掌握 matlab 的仿真。二 :實驗內(nèi)容1、電阻溫度爐的溫度控制系統(tǒng)整個爐溫控制系統(tǒng)由兩大部分組成，第一部分由計算機和A/D&D/A卡組成，主要完成溫度采集、 PID 運算、產(chǎn)生控制可控硅的觸發(fā)脈沖，第二部分由傳感器信號放大，同步脈沖形成，以及觸發(fā)脈沖放大等組成。爐溫控制的基本原理是：改變可控硅的導(dǎo)通角即改變電熱爐加熱絲兩端的有效電壓

2、，有效電壓的可在0140V 內(nèi)變化?？煽毓璧膶?dǎo)通角為05CH。溫度傳感是通過一只熱敏電阻及其放大電路組成的，溫度越高其輸出電壓越小。外部 LED 燈的亮滅表示可控硅的導(dǎo)通與閉合的占空比時間，果爐溫溫度低于設(shè)定值則可控硅導(dǎo)通，系統(tǒng)加熱，否則系統(tǒng)停止加熱，爐溫自然冷卻到設(shè)定值。設(shè)電阻爐溫控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為b5E2RGbCAP分別選擇 PID、微分先行 PID、大林算法和 Smith 的控制算法，通過整定其控制參數(shù)，對系統(tǒng)進行控制，做出 MATLAB環(huán)境下的運行1/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用曲線，比較系統(tǒng)在不同算法下性能指標(biāo)。p1EanqFDPw、 PID 控制本設(shè)計的被控對象是電阻爐溫度控制系

3、統(tǒng)，采用PID 調(diào)節(jié)器作為控制器 ,PID 算法采用PI 控制，根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)的S 型曲線，運用ZN 法和湊試法整定系統(tǒng)的控制參數(shù)?？梢缘玫阶罴训膮?shù)值。對Kp 和 Ti 的取值所得的仿真圖如下：DXDiTa9E3dKP=5,TI=0.12KP=3,TI=0.122/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用符合要求 性能最好理論值 p= 0.1389 I = 0.12 但動態(tài)性能很不理想。、微分先行 PID 控制為了避免給定值的升降給控制系統(tǒng)帶來沖擊，如超調(diào)量過大，調(diào)節(jié)閥動作劇烈，可以采用微分先行PID 控制算法。即對被控量微3/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用分，而不對偏差微分，也可以說對給定量無微分作用。

4、RTCrpUDGiT1）系統(tǒng)框圖2）仿真圖r = 0.7 ， ts= 214/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用r = 0.7td= 1ts = 20.5、 smith預(yù)估控制由被控對象的傳遞函數(shù)可知，電阻爐溫控制系統(tǒng)具有純滯后性5/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用質(zhì)，而對象的這種純滯后性質(zhì)常引起系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)或者振蕩。所以要對純滯后進行補償，而 smith 預(yù)估控制算法可以實現(xiàn)純滯后補償。 5PCzVD7HxA1）系統(tǒng)框圖2）仿真圖、大林算法6/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用達林算法參考程序： %Delay Control with Dalin Algorithmclear all。close all。t

5、s=0.5 。%Plantsys1=tf(0.87,4.2,1,'inputdelay',1.26>。dsys1=c2d(sys1,ts,'zoh'>。num1,den1=tfdata(dsys1,'v'>。%Ideal closed loopsys2=tf(0.465,2.246,1,'inputdelay',1.26>。dsys2=c2d(sys2,ts,'zoh'>。%Design Dalin controllerdsys=1/dsys1*dsys2/(1-dsys2>。n

6、um,den=tfdata(dsys,'v'>。u_1=0.0 。u_2=0.0 。u_3=0.0 。u_4=0.0。u_5=0.0 。y_1=0.0 。error_1=0.0 。error_2=0.0 。error_3=0.0 。ei=0 。for k=1:1:50time(k>=k*ts。rin(k>=1.0。 %Tracing Step Signalyout(k>=-den1(2>*y_1+num1(2>*u_2+num1(3>*u_3 。7/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用error(k>=rin(k>-yout(k&g

7、t;。M=2。if M=1%Using Dalin Methodu(k>=(num(1>*error(k>+num(2>*error_1+num(3>*error_2+num(4>*error_3.-den(3>*u_1-den(4>*u_2-den(5>*u_3-den(6>*u_4-den(7>*u_5>/den(2> 。jLBHrnAILg elseif M=2 %Using PID Methodei=ei+error(k>*ts。u(k>=1.0*error(k>+0.10*(error(k

8、>-error_1>/ts+0.50*ei。xHAQX74J0Xend%-Return of dalin parameters-u_5=u_4。u_4=u_3。u_3=u_2。u_2=u_1。u_1=u(k> 。y_1=yout(k> 。error_3=error_2。 error_2=error_1。 error_1=error(k>。endLDAYtRyKfEplot(time,rin,'b',time,yout,'r'>。xlabel('time(s>'>。ylabel('rin,yo

9、ut'>。2、直流電機調(diào)速系統(tǒng)整個電機調(diào)速系統(tǒng)由兩大部分組成，第一部分由計算機和 A/D&D/A 卡組成，主要完成速度采集、 PID 運算、產(chǎn)生控制電樞電壓的控制電壓，第二部分由傳感器信號整形，控制電壓功率放大等組成。電機速度控制的基本原理是：通過D/A 輸出 -2.5v +2.5v 的電壓控制 7812 的輸出，以達到控制直流電機電樞電壓的目的。速度采8/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用集由一對霍爾器件完成，輸出脈沖信號的間隔反應(yīng)了電機的轉(zhuǎn)速。Zzz6ZB2Ltk在開環(huán)情況下測出電機系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，選擇PID 控制算法，并整定控制參數(shù)，做出MATLAB仿真曲線，并與實際調(diào)試

10、的曲線進行比較。 dvzfvkwMI1直流電機調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如下：直流電機調(diào)速系統(tǒng)仿真圖如下：3、步進電機步進電機是一種電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 ( 稱為“步距角” >，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行9/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的。 rqyn14ZNXI選擇合適的控制算法，使系統(tǒng)達到控制要求。步進電機控制接口框圖如下：步進電機控制仿真圖如下：三：實驗心得體會通過這次課程設(shè)計，我對軟件和硬件的設(shè)計有了更深刻的認識。10/12個人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用對 PID 控制算法、微分先行 PID 控制算法、 smith 預(yù)估控制算法、大林算法有了整體的把握，通過比較了解到：此外對于被控對象是帶純滯后性質(zhì)的話，用可以實現(xiàn)補償，使系統(tǒng)控制效果更好。PID參數(shù)的選擇對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響很大，所以我們對PID 參數(shù)進行整定，但是整定過程相當(dāng)復(fù)雜，