单闭环直流电机速度控制系统研究分析报告

一.试验原理直流电机在应用中有多种限制方式，在直流电机地调速限制系统中，主要采纳电枢电压限制电机地转速与方向.功率放大器是电机调速系统中地重要部件，它地性能及价格对系统都有重要地影响.过去地功率放大器是采纳磁放大器、交磁放大机或可控硅（晶闸管）.现在基本上采纳晶体管功率放大器.PWM功率放大器与线性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流电机地静摩擦等优点.b5E2RGbCAPPWM调制与晶体管功率放大器地工作原理：1．PWM地工作原理图1-1PWM地限制电路上图所示为SG3525为核心地限制电路，SG3525是美国SiliconGeneral公司生产地专用.p1EanqFDPwPWM限制集成芯片，其内部电路结构及各引脚如图1-2所示，它采纳恒频脉宽调制限制方案，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和爱护电路等.调整Ur地大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相互错开180度、占空比可调地矩形波（即PWM信号）.它适用于各开关电源、斩波器地限制.DXDiTa9E3d2.功放电路直流电机PWM输出地信号一般比较小，不能干脆去驱动直流电机，它必需经过功放后再接到直流电机地两端.该试验装置中采纳直流15V地直流电压功放电路驱动.RTCrpUDGiT3.反馈接口在直流电机限制系统中，在直流电机地轴上贴有一块小磁钢，电机转动带动磁钢转动.磁钢地下面中有一个霍尔元件，当磁钢转到时霍尔元件感应输出.5PCzVD7HxA4．直流电机限制系统如图1-3所示，由霍耳传感器将电机地速度转换成电信号，经数据采集卡变换成数字量后送到计算机与给定值比较，所得地差值依据肯定地规律（通常为PID）运算，然后经数据采集卡输出限制量，供执行器来限制电机地转速和方向.jLBHrnAILg图1-2SG3525内部结构图1-3直流电机限制系统5.PID原理过程限制地基本概念过程限制――对生产过程地某一或某些物理参数进行地自动限制.1.模拟限制系统图1-4基本模拟反馈限制回路被控量地值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调整器依肯定限制规律使操作变量变更，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程.xHAQX74J0X限制规律用对应地模拟硬件来实现，限制规律地修改须要更换模拟硬件.2.微机过程限制系统图1-5微机过程限制系统基本框图以微型计算机作为限制器.限制规律地实现，是通过软件来完成地.变更限制规律，只要变更相应地程序即可.3.数字限制系统DDC图1-6DDC系统构成框图DDC(DirectDigitalCongtrol)系统是计算机用于过程限制地最典型地一种系统.微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并依据确定地限制规律(算法)进行计算，通过输出通道干脆去限制执行机构，使各被控量达到预定地要求.由于计算机地决策干脆作用于过程，故称为干脆数字限制.LDAYtRyKfEDDC系统也是计算机在工业应用中最普遍地一种形式.模拟PID调整器1.模拟PID限制系统组成图5－1－4模拟PID限制系统原理框图2.模拟PID调整器地微分方程和传输函数PID调整器是一种线性调整器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)地偏差地比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成限制量，对限制对象进行限制.Zzz6ZB2Ltk1、PID调整器地微分方程式中2、PID调整器地传输函数3.PID调整器各校正环节地作用1、比例环节：即时成比例地反应限制系统地偏差信号e(t)，偏差一旦产生，调整器马上产生限制作用以减小偏差.dvzfvkwMI12、积分环节：主要用于消退静差，提高系统地无差度.积分作用地强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强.rqyn14ZNXI3、微分环节：能反应偏差信号地变更趋势(变更速率)，并能在偏差信号地值变得太大之前，在系统中引入一个有效地早期修正信号，从而加快系统地动作速度，减小调整时间.EmxvxOtOco数字PID限制器1.模拟PID限制规律地离散化模拟形式离散化形式2.数字PID限制器地差分方程式中称为比例项称为积分项称为微分项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、位置型地递推形式2、位置型PID算法地程序流程――图5－1－9只需在增量型PID算法地程序流程基础上增加一次加运算Δu(n)+u(n-1)=u(n)和更新u(n-1)即可.3.对限制量地限制1、限制算法总是受到肯定运算字长地限制2、执行机构地实际位置不允许超过上(或下)极限二．试验拉线图三．试验参考程序及程序流程图1.参考程序dimpv,sv,ei,K,Ti,Td,q0,q1,q2,mx,pvx,opsubInitialize(arg)'初始化函数SixE2yXPq5WriteData0,1mx=0pvx=0endsubsubTakeOneStep(arg)'算法运行函数pv=GetFS'电机地限制地转速，该转速在20～35左右6ewMyirQFLTTTRACE"转速=%f",pvsv=35K=2Ti=2Td=0Ts=0.05'采集周期50mskavU42VRUsei=(sv-pv)/20TTRACE"ei=%f",eiq0=K*ei'比例项ifTi=0thenmx=0q1=0elsemx=K*Ts*ei/Ti'当前积分项endifq2=K*Td*(pvx-pv)/Ts'微分项q1=q1+mxifq1>3.5thenq1=3.5endififq1<-3.5then'当前积分限幅，以防积分饱和y6v3ALoS89q1=-3.5endifpvx=pvop=q0+q1+q2'当前输出值M2ub6vSTnPifop<=1then'输出值限幅0YujCfmUCwop=1endififop>=3.5thenop=3.5endifWriteDataop,1TTRACE"op=%f",opendsubsubFinalize(arg)'退出函数eUts8ZQVRdWriteData0,1endsub2.流程图四．试验结果版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人全部Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership.sQsAEJkW5T用户可将本文地内容或服务用于个人学习、探讨或观赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵扰本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付酬劳.GMsIasNXkAUsersmayusethecontentsorservicesofthisarticleforpersonalstudy,researchorappreciation,andothernon-commercialornon-profitpurposes,butatthesametime,theyshallabidebytheprovisionsofcopyrightlawandotherrelevantlaws,andshallnotinfringeuponthelegitimaterightsofthiswebsiteanditsrelevantobligees.Inaddition,whenanycontentorserviceofthisarticleisusedforotherpurposes,writtenpermissionandremunerationshallbeobtainedfromthepersonconcernedandtherelevantobligee.TIrRGchYzg转载或引用本文内容必需是以新闻性或资料性公共免费信息为运用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任.7EqZcWLZNXReproductionorquotationofthecontentofthisarticlemustbereasonableandgood-faith