实验三数字PID控制解析

1、实验三 数字PID控制一、实验目的1. 研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。2. 研究采样周期T对系统特性的影响。3研究I型系统及系统的稳定误差。二、实验仪器1. EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台2. PC计算机一台三、实验内容1. 系统结构图如3-1图。图中GcGhGp1Gp2图3-1系统结构图(s) =Kp (1+Ki/s+Kds )(s) = (1 e-TS) /s(s) =5/ (0.5S+1 ) (0.1S+1 )(s) =1/ (s (0.1s+1 )2.开环系统(被控制对象)的模拟电路图如图 3-2和图3-3 ,其中图3-2对应GP1(s),图 3-3

2、 对应 Gp2 (s )。图3-2开环系统结构图1图3-3开环系统结构图2I型”II型”3被控对象GP1 (s)为“ 0型”系统，采用 PI控制或PID控制，可系统变为系统，被控对象 Gp2( s)为“ I型”系统，采用 PI控制或PID控制可使系统变成 系统。4 当r (t ) =1 (t )时(实际是方波)，研究其过渡过程。5 . PI调节器及PID调节器的增益Gc(s) =Kp (1+K1/s )=KpK1(1/k1 ) s+1) /s=K(Tis+1)/s式中K=KpKi , Ti=(1/K1 )不难看出PI调节器的增益 K=KpKi,因此在改变Ki时，同时改变了闭环增益 K,如果不

3、想改变K,则应相应改变 Kp。采用PID调节器相同。6. “II型”系统要注意稳定性。对于Gp2(s),若采用PI调节器控制，其开环传递函 数为G(s) =Gc (s) Gp2 ( s)=K(Tis+1 ) /s 1/s (0.1s+1 )为使用环系统稳定，应满足 Ti0.1 ,即K1= KQMatrj B: 3=ESI： i-dMiBmm2TCIMD1 0.2 1TlaEia a.3Bd4 0.2 1X3a Bo Yff4；UCC73EKb3l=O3D1 0.2 4Kiiikc-1 0.1 4七、温度控制软件流程图图中ek为误差，ek1为上一次的误差，ek2为误差的累积和，uk是控制量，可控

4、硅导通 角控制量：.=05bH, ：=0导通角最大，：=5b导通角为零。实验九步进电机控制实验一、实验目的1了解步进电机的工作原理。2 掌握步进电机的驱动及编程方法。二、实验仪器1. EL-AT-HI型计算机控制系统实验箱一台2. PC计算机一台3. 步进电机控制实验对象一台三、步进电机的基本工作原理：步进电机多为永磁感应式，有两相、四相、六相等多种，实验所用电机为两相四拍式, 通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转，驱动电路由脉冲信号来控制， 所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速：A顺序ABCD01100101102001131001B D反方向旋转正方向旋转如图9-

5、1所示，每相电流为 0.2A,相电压为5V,两相四拍 通电顺序如下：四、实验原理：步进电机是一种电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。通过设定脉冲数来使步进电机转过一定的角度，实验用步进电机是每脉冲对应1.8度。五、实验内容：使步进电机按照设定的步数进行转动。六、实验步骤1 启动计算机，双击桌面“计算机控制实验”快捷方式，运行软件。2. 测试计算机与实验箱的通信是否正常，通信正常继续。如通信不正常查找原因使通

6、信正常后才可以继续进行实验。3. 20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱电源。4. 在实验项目的下拉列表中选择实验九 九、步进电机,鼠标单击按钮，弹出实 验课题参数设置对话框， 在参数设置窗口设置设置起点坐标、 终点坐标值。点击确认在观测 窗口观测指针的旋转方向和旋转格数是否和设置值一致。5. 观测步进电机控制对象的指针旋转是否和软件的旋转一致。1. 步进电机设置的是 100步，实际100步。2.步进电机设置的是 150步，实际149步。-TH隆屈:11 Q3.步进电机设置的是 120步，实际119步。. -MJOO七、实验报告1 说明步进电机的工作原理。工作原理：步进电机是一种电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。 通过设定脉冲数来使步进电机转过一定的角度2. 分析实际转动的步数出现误差的原因。1. 电机在带动物体运动的时候如果机构运动不顺畅、发滞，使载荷过大，就会出现丢步的现象从而产生误差。2. 步进电机有的误差在齿轮箱上，因为齿轮箱上的齿轮间的配合是有一个间隙的，会有误差产生 3.通电状态、负载转矩的大小及矩角特性的波形会对步进电机的失调角产生影响引起误差。南