單閉環(huán)直流電機速度控制系統(tǒng)研究分析報告

一.試驗原理直流電機在應(yīng)用中有多種限制方式，在直流電機地調(diào)速限制系統(tǒng)中，主要采納電樞電壓限制電機地轉(zhuǎn)速與方向.功率放大器是電機調(diào)速系統(tǒng)中地重要部件，它地性能及價格對系統(tǒng)都有重要地影響.過去地功率放大器是采納磁放大器、交磁放大機或可控硅（晶閘管）.現(xiàn)在基本上采納晶體管功率放大器.PWM功率放大器與線性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流電機地靜摩擦等優(yōu)點.b5E2RGbCAPPWM調(diào)制與晶體管功率放大器地工作原理：1．PWM地工作原理圖1-1PWM地限制電路上圖所示為SG3525為核心地限制電路，SG3525是美國SiliconGeneral公司生產(chǎn)地專用.p1EanqFDPwPWM限制集成芯片，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳如圖1-2所示，它采納恒頻脈寬調(diào)制限制方案，其內(nèi)部包含有精密基準源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和愛護電路等.調(diào)整Ur地大小，在A、B兩端可輸出兩個幅度相等、頻率相等、相位相互錯開180度、占空比可調(diào)地矩形波（即PWM信號）.它適用于各開關(guān)電源、斬波器地限制.DXDiTa9E3d2.功放電路直流電機PWM輸出地信號一般比較小，不能干脆去驅(qū)動直流電機，它必需經(jīng)過功放后再接到直流電機地兩端.該試驗裝置中采納直流15V地直流電壓功放電路驅(qū)動.RTCrpUDGiT3.反饋接口在直流電機限制系統(tǒng)中，在直流電機地軸上貼有一塊小磁鋼，電機轉(zhuǎn)動帶動磁鋼轉(zhuǎn)動.磁鋼地下面中有一個霍爾元件，當磁鋼轉(zhuǎn)到時霍爾元件感應(yīng)輸出.5PCzVD7HxA4．直流電機限制系統(tǒng)如圖1-3所示，由霍耳傳感器將電機地速度轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡變換成數(shù)字量后送到計算機與給定值比較，所得地差值依據(jù)肯定地規(guī)律（通常為PID）運算，然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸出限制量，供執(zhí)行器來限制電機地轉(zhuǎn)速和方向.jLBHrnAILg圖1-2SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1-3直流電機限制系統(tǒng)5.PID原理過程限制地基本概念過程限制――對生產(chǎn)過程地某一或某些物理參數(shù)進行地自動限制.1.模擬限制系統(tǒng)圖1-4基本模擬反饋限制回路被控量地值由傳感器或變送器來檢測，這個值與給定值進行比較，得到偏差，模擬調(diào)整器依肯定限制規(guī)律使操作變量變更，以使偏差趨近于零，其輸出通過執(zhí)行器作用于過程.xHAQX74J0X限制規(guī)律用對應(yīng)地模擬硬件來實現(xiàn)，限制規(guī)律地修改須要更換模擬硬件.2.微機過程限制系統(tǒng)圖1-5微機過程限制系統(tǒng)基本框圖以微型計算機作為限制器.限制規(guī)律地實現(xiàn)，是通過軟件來完成地.變更限制規(guī)律，只要變更相應(yīng)地程序即可.3.數(shù)字限制系統(tǒng)DDC圖1-6DDC系統(tǒng)構(gòu)成框圖DDC(DirectDigitalCongtrol)系統(tǒng)是計算機用于過程限制地最典型地一種系統(tǒng).微型計算機通過過程輸入通道對一個或多個物理量進行檢測，并依據(jù)確定地限制規(guī)律(算法)進行計算，通過輸出通道干脆去限制執(zhí)行機構(gòu)，使各被控量達到預(yù)定地要求.由于計算機地決策干脆作用于過程，故稱為干脆數(shù)字限制.LDAYtRyKfEDDC系統(tǒng)也是計算機在工業(yè)應(yīng)用中最普遍地一種形式.模擬PID調(diào)整器1.模擬PID限制系統(tǒng)組成圖5－1－4模擬PID限制系統(tǒng)原理框圖2.模擬PID調(diào)整器地微分方程和傳輸函數(shù)PID調(diào)整器是一種線性調(diào)整器，它將給定值r(t)與實際輸出值c(t)地偏差地比例(P)、積分(I)、微分(D)通過線性組合構(gòu)成限制量，對限制對象進行限制.Zzz6ZB2Ltk1、PID調(diào)整器地微分方程式中2、PID調(diào)整器地傳輸函數(shù)3.PID調(diào)整器各校正環(huán)節(jié)地作用1、比例環(huán)節(jié)：即時成比例地反應(yīng)限制系統(tǒng)地偏差信號e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)整器馬上產(chǎn)生限制作用以減小偏差.dvzfvkwMI12、積分環(huán)節(jié)：主要用于消退靜差，提高系統(tǒng)地?zé)o差度.積分作用地強弱取決于積分時間常數(shù)TI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強.rqyn14ZNXI3、微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號地變更趨勢(變更速率)，并能在偏差信號地值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效地早期修正信號，從而加快系統(tǒng)地動作速度，減小調(diào)整時間.EmxvxOtOco數(shù)字PID限制器1.模擬PID限制規(guī)律地離散化模擬形式離散化形式2.數(shù)字PID限制器地差分方程式中稱為比例項稱為積分項稱為微分項3.常用地限制方式1、P限制2、PI限制3、PD限制4.PID限制PID算法地程序流程1.增量型PID算法地程序流程1.增量型PID算法地算式式中，，2、增量型PID算法地程序流程2.位置型PID算法地程序流程1、位置型地遞推形式2、位置型PID算法地程序流程――圖5－1－9只需在增量型PID算法地程序流程基礎(chǔ)上增加一次加運算Δu(n)+u(n-1)=u(n)和更新u(n-1)即可.3.對限制量地限制1、限制算法總是受到肯定運算字長地限制2、執(zhí)行機構(gòu)地實際位置不允許超過上(或下)極限二．試驗拉線圖三．試驗參考程序及程序流程圖1.參考程序dimpv,sv,ei,K,Ti,Td,q0,q1,q2,mx,pvx,opsubInitialize(arg)'初始化函數(shù)SixE2yXPq5WriteData0,1mx=0pvx=0endsubsubTakeOneStep(arg)'算法運行函數(shù)pv=GetFS'電機地限制地轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速在20～35左右6ewMyirQFLTTTRACE"轉(zhuǎn)速=%f",pvsv=35K=2Ti=2Td=0Ts=0.05'采集周期50mskavU42VRUsei=(sv-pv)/20TTRACE"ei=%f",eiq0=K*ei'比例項ifTi=0thenmx=0q1=0elsemx=K*Ts*ei/Ti'當前積分項endifq2=K*Td*(pvx-pv)/Ts'微分項q1=q1+mxifq1>3.5thenq1=3.5endififq1<-3.5then'當前積分限幅，以防積分飽和y6v3ALoS89q1=-3.5endifpvx=pvop=q0+q1+q2'當前輸出值M2ub6vSTnPifop<=1then'輸出值限幅0YujCfmUCwop=1endififop>=3.5thenop=3.5endifWriteDataop,1TTRACE"op=%f",opendsubsubFinalize(arg)'退出函數(shù)eUts8ZQVRdWriteData0,1endsub2.流程圖四．試驗結(jié)果版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán)為個人全部Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership.sQsAEJkW5T用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個人學(xué)習(xí)、探討或觀賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律地規(guī)定，不得侵擾本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合法權(quán)利.除此以外，將本文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面許可，并支付酬勞.GMsIasNXkAUsersmayusethecontentsorservicesofthisarticleforpersonalstudy,researchorappreciation,andothernon-commercialornon-profitpurposes,butatthesametime,theyshallabidebytheprovisionsofcopyrightlawandotherrelevantlaws,andshallnotinfringeuponthelegitimaterightsofthiswebsiteanditsrelevantobligees.Inaddition,whenanycontentorserviceofthisarticleisusedforotherpurposes,writtenpermissionandremunerationshallbeobtainedfromthepersonconcernedandtherelevantobligee.TIrRGchYzg轉(zhuǎn)載或引用本文內(nèi)容必需是以新聞性或資料性公共免費信息為運用目地地合理、善意引用，不得對本文內(nèi)容原意進行曲解、修改，并自負版權(quán)等法律責(zé)任.7EqZcWLZNXReproductionorquotationofthecontentofthisarticlemustbereasonableandgood-faith