基于数字pid的电机速度控制系统设计_课程设计任务书(编辑修改稿)

基于数字pid的电机速度控制系统设计_课程设计任务书(编辑修改稿)内容摘要：

7 2 PID 控制算法 比例、积分、微分控制 PID 控制器由比例单元（ P）、积分单元（ I）和微分单元（ D）组成。 其输入e(t）与输出 u(t）的关系为 ： u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] 式中积分的上下限分别是 0和 t。 因此它的传递函数为： G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s] 其中 kp为比例系数 ； TI 为积分时间常数 ； TD 为微分时间常数。 图 PID控制的方块图 比例（ P）控制。 比例控制是一种最简单的控制方式。 其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。 当仅有比例控制时系 统输出存在稳态误差。 积分（ I）控制。 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。 对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（ System with Steadystate Error）。 为了消除稳态误差，在控制器中必须引入 “ 积分项 ”。 积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。 这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。 因此，比例 +积分（ PI）控制器，可以使 系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（ D）控制。 在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即 8 误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。 其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（ delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。 解决的办法是使抑制误差的作用的变化 “ 超前 ” ，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。 这就是说，在控制器中仅引入 “ 比例 ” 项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分项 ” ，它能预测误差变化 的趋势，这样，具有比例 +微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。 所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 PID 控制器的参数整定 PID控制器的参数整定是 控制系统的 核心内容。 它是根据被控过程的特性确定 PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。 PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。 它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。 这种方法所 得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。 二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。 PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法 、反应曲线 法和衰减法。 两种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程对 经验公式 控制器参数进行整定。 但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。 现在一般采用的是临界比例法。 利用该方法进行 PID 控制器参数的整定步骤如下： （ 1）首先预 选择一个足够短的采样周期让系统工作； （ 2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期； （ 3）在一定的 控制度 下通过公式计算得到 PID 控制器的参数。 本设计采用经验估计与实际调试情况相结合的方法测得本设计电机的 P、 I、D 合适的参数为 ,。 9 3 基于数字 PID 控制程序的设计 数字 PID与模拟 PID 控制 算法 模拟 PID就是在现场安装的利用 DDZII 或者 DDZIII 型表再加上其他气动仪表的模块，对现场控制变量的模拟信号利用旋钮 或拨盘对 PID 的三个值进行设定对或者手动控制输出的系统，其信。