綜合電子設(shè)計課程設(shè)計報告直流電機調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計

1、課程設(shè)計報告 課程名稱 _綜合電子設(shè)計_ 題目 _直流電機調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師 _陳福斌_ 設(shè)計起止日_2011-4-184-27_學(xué) 院 _自動化_專 業(yè) _自動化_ 學(xué)生姓名 _班級/學(xué)號 _成 績 _摘要 本系統(tǒng)由cpld，單片機控制模塊，鍵盤，led，幅度控制模塊，低通濾波模塊組成，采用當(dāng)前主流dds技術(shù)完成，能產(chǎn)生從1hz-260khz正弦波，方波，三角波以及這三種同頻率波的線性組合，失真度限制在6%之內(nèi)。 在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，自動控制系統(tǒng)，電子儀器設(shè)備、家用電器、電子玩具等等方面，直流電機都得到了廣泛的應(yīng)用。大家熟悉的錄音機、電唱機、錄相機、電子計算機等，都不能缺少直流電機。所

2、以直流電機的控制是一門很實用的技術(shù)。直流電機，大體上可分為四類：幾相繞組的步進(jìn)電機、永磁式換流器直流電機、伺服電機、 兩相低電壓交流電機直流電機具有良好的啟動性能和調(diào)速特性，它的特點是啟動轉(zhuǎn)矩大，最大轉(zhuǎn)矩大，能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、經(jīng)濟地調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制容易，調(diào)速后效率很高。與交流調(diào)速相比，直流電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，維護(hù)工作量大。隨著大功率晶體管的問世以及矢量控制技術(shù)的成熟，使得矢量控制變頻技術(shù)獲得迅猛發(fā)展，從而研制出各種類型、各種功率的變頻調(diào)速裝置，并在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。適用范圍：直流調(diào)速器在數(shù)控機床、造紙印刷、紡織印染、光纜線纜設(shè)備、包裝機械、電工機械、食品加工機械、橡膠機械、生物設(shè)備、

3、印制電路板設(shè)備、實驗設(shè)備、焊接切割、輕工機械、物流輸送設(shè)備、機車車輛、醫(yī)療設(shè)備、通訊設(shè)備、雷達(dá)設(shè)備、衛(wèi)星地面接受系統(tǒng)等行業(yè)廣泛應(yīng)用。高性能的交流傳動應(yīng)用比重逐年上升，在工業(yè)部門中，用可調(diào)速交流傳動取代直流傳動將成為歷史的必然。盡管如此，我認(rèn)為設(shè)計一個直流電機調(diào)速系統(tǒng)，不論是從學(xué)習(xí)還是實踐的角度，對一名自動化專業(yè)的大學(xué)生都會產(chǎn)生積極地作用，有利于提高學(xué)習(xí)熱情。目錄摘要1目錄11、總體設(shè)計21.1芯片介紹21.2 設(shè)計目的51.3設(shè)計任務(wù)與要求51.4設(shè)計原理：52.pwm設(shè)計方案6（一）方案一：pwm波調(diào)速物理結(jié)構(gòu)6（二）pwm 調(diào)壓調(diào)速原理：7（三）pwm軟件設(shè)計：73. h橋驅(qū)動電路設(shè)計方案

4、103.1 h橋驅(qū)動電路原理103.2 h橋驅(qū)動硬件電路114電機正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)及調(diào)速的設(shè)計124.1電機軟件設(shè)計流程圖124.2電機軟件設(shè)計12加速控制17減速控制19停機控制20 pid控制設(shè)計205.設(shè)計總結(jié)226.參考文獻(xiàn)23附錄231、總體設(shè)計1.1芯片介紹c8051f系列單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，c8051f020的指令運行速度是一般80c51系列單片機的10倍以上。因為其cip-51中采用了流水線處理結(jié)構(gòu)，已經(jīng)沒有了機器周期時序，指令執(zhí)行的最小時序單位為系統(tǒng)時鐘，大部分指令只要12個系統(tǒng)周期即可完成。又由于其時鐘系統(tǒng)比80c51的更加完善，有多個時鐘源，且時鐘源可編程，時鐘

5、頻率范圍為025 mhz，當(dāng)cip-5l工作在最大系統(tǒng)時鐘頻率25 mhz時，它的峰值速度可以達(dá)到25 mis，c8051f020已進(jìn)入了8位高速單片機行列。 io端口的配置方式：c8051f020擁有8個8位的io端口，大量減少了外部連線和器件擴展，有利于提高可靠性和抗干擾能力。其中低4個io端口除可作為一般的通用io端口外，還可作為其他功能模塊的輸入或輸出引腳，它是通過交叉開關(guān)配置寄存器xbr0、xbr1、xbr2(各位名稱及格式如表1所示)選擇并控制的，它們控制優(yōu)先權(quán)譯碼選擇開關(guān)電路如圖1所示，可將片內(nèi)的計數(shù)器定時器、串行總線、硬件中斷、比較器輸出及其它的數(shù)字信號配置為在端口io引腳出現(xiàn)

6、，這樣用戶可以根據(jù)自己的特定需要選擇所需的數(shù)字資源和通用io口。數(shù)字交叉開關(guān)是一個比較大的數(shù)字開關(guān)網(wǎng)路，這在所有80c51系列單片機上是一個空白。另外p1mdin用于選擇p1的輸入方式是模擬輸入還是數(shù)字輸入，復(fù)位值為11111111b，即默認(rèn)為數(shù)字輸入方式。而80c51單片機的io引腳是固定分配的，即占用引腳多，配置又不夠靈活。c8051f020通過優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)譯碼器(如圖2所示)控制數(shù)字開關(guān)網(wǎng)路，端口引腳的分配順序是從p0.0開始一直到p3.7。當(dāng)交叉開關(guān)配置寄存器xbr0、xbr1和xbr2中外設(shè)的對應(yīng)使能位被設(shè)置為邏輯“1”時，交叉開關(guān)將端口引腳分配給外設(shè)，例如，如果uartoen位(

7、xbr0.2)被設(shè)置為邏輯“1”，則tx0和rx0引腳將分別被分配到p0.0和p0.1。因為uart0有最高優(yōu)先權(quán)，所以當(dāng)uartoen位被設(shè)置為邏輯“1”時其引腳將總是被分配到p0.0和p0.1。未被設(shè)置的交叉開關(guān)分配端口可作為通用io口。注意：當(dāng)選擇了串行通信外設(shè)(即smbus、spi或uart)時，交叉開關(guān)將為所有相關(guān)功能分配引腳。例如，不能為uart0功能只分配tx0引腳而不分配rx0引腳。交叉開關(guān)寄存器被正確配置后，通過將xbare(xbr2.6)設(shè)置為邏輯“1”來使能交叉開關(guān)。 內(nèi)部功能：c8051f020內(nèi)部帶有數(shù)據(jù)采集所需的adc和dac，其中adc有兩個，一個是8路12位逐次

8、逼近型adc，可編程轉(zhuǎn)換速率，最大為100 kss可通過多通道選擇器配置為單端輸入或差分輸入。內(nèi)有可編程增益放大器pga用于將輸入的信號放大，提高ad的轉(zhuǎn)換精度。可編程增益為：0.5、1、2、4、8或16，復(fù)位時默認(rèn)值為1。另一個是8路8位adc，可編程轉(zhuǎn)換速率最大為500 kss，其可編程放大增益為0.5、1、2、4，復(fù)位時默認(rèn)值為0.5。有2個12位的dac，用于將12位的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為電壓量，可產(chǎn)生連續(xù)變化的波形，兩路信號可同步輸出。 外部接口:c8051f020外設(shè)還增添了三個串行口?？赏瑫r與外界進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，smbus兼容于i2c串行擴展總線；spi串行擴展接口；兩個增強型uart

9、串口。c8051f020具有基于jtag接口的在系統(tǒng)調(diào)試功能，片內(nèi)的調(diào)試電路通過jtag接口可提供高速、方便的在系統(tǒng)調(diào)試。1.2 設(shè)計目的了解電機的基本控制原理，主要利用c8051f020開發(fā)板、電機控制板，實現(xiàn)對直流電機的開環(huán)、閉環(huán)調(diào)速控制。通過設(shè)計需要理解直流電機的基本控制原理，掌握處理器c8051f020芯片的定時器多通道pwm輸出功能、頻率信號捕獲功能，多通道adc采集功能等應(yīng)用技術(shù)。應(yīng)用外設(shè)掌握人機交互技術(shù)，設(shè)計友好的人機交互界面。 1.3設(shè)計任務(wù)與要求 1：產(chǎn)生兩路pwm波形。 2： 實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)，并且通過按鍵實現(xiàn)加速減速。 3：實現(xiàn)簡單閉環(huán)控制，pid調(diào)節(jié)。實現(xiàn)lcd顯示轉(zhuǎn)速等

10、參數(shù)。1.4設(shè)計原理：（ 1）系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)主要包括中央控制模塊、h 橋驅(qū)動電路、光電測速模塊、人機交互控制模塊、電樞電流采集模塊、電源管理模塊。系統(tǒng)組成如圖 1.4.1 所示。(1)微處理器模塊：實現(xiàn)信號處理與協(xié)調(diào)控制。2)h橋驅(qū)動電路：實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)的切換操作。(3)光電測速模塊：對直流電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集。(4)電樞電流采集模塊：對電樞電流進(jìn)行采樣。(5)人機交互控制模塊：包括鍵盤和液晶顯示。鍵盤顯示用來完成系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置以及動作方式指示等。2.pwm設(shè)計方案（一）方案一：pwm波調(diào)速物理結(jié)構(gòu)采用由達(dá)林頓管組成的h型pwm電路（圖11）。用單片機控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，

11、精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；h型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的pwm調(diào)速技術(shù)。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因為采用這種方式，電動機在運轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定；并且在采用單片機產(chǎn)生pwm脈沖的軟件實現(xiàn)上比較方便。且對于直流電機，采用軟件延時所產(chǎn)生的定時誤差在允許范圍。圖1 pwm波調(diào)速電路其結(jié)構(gòu)圖如圖12所示：單片機（速度的測量計算、輸入設(shè)定及系統(tǒng)控制）單片機（pid運算控制器、pwm模擬發(fā)生器）電機速度采集電路電機驅(qū)動電路鍵 盤顯示器圖2 電機調(diào)速系統(tǒng)框圖（二）pwm 調(diào)壓調(diào)速原理：直流電動機轉(zhuǎn)速n的表

12、達(dá)式為：其中，u 為電樞端電壓；i 為電樞電流；r 為電樞電路總電阻；f為每極磁通量；k 為電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)。所以直流電動機的轉(zhuǎn)速控制方法可分為兩類：對勵磁磁通進(jìn)行控制的勵磁控制法和對電樞電壓進(jìn)行控制的電樞控制法。其中勵磁控制法在低速時受磁極飽和的限制，在高速時受換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強度的限制，并且勵磁線圈電感較大，動態(tài)響應(yīng)較差，所以這種控制方法用得很少?，F(xiàn)在，大多數(shù)應(yīng)用場合都使用電樞控制法。絕大多數(shù)直流電機采用開關(guān)驅(qū)動方式。開關(guān)驅(qū)動方式是使半導(dǎo)體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈寬調(diào)制 pwm 來控制電動機電樞電壓，實現(xiàn)調(diào)速。圖1.4.8 是利用開關(guān)管對直流電動機進(jìn)pwm調(diào)速控制的原理圖和輸入輸出

13、電壓波形。圖中，當(dāng)開關(guān)管mosfet的柵極輸入高電平時，開關(guān)管導(dǎo)通，直流電動機電樞繞組兩端有電壓us。t1秒后，柵極輸入變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管截止，電動機電樞兩端電壓為0。t2秒后，柵極輸入重新變?yōu)楦唠娖?，開關(guān)管的動作重復(fù)前面的過程。這樣，對應(yīng)著輸入的電平高低，直流電動機電樞繞組兩端的電壓波形如圖中所示。電動機的電樞繞組兩端的電壓平均值uo為 式中a為占空比，a=t1/t。占空比a表示了在一個周期t里，開關(guān)管導(dǎo)通的時間與周期的比值。a的變化范圍為0a1。由此式可知，當(dāng)電源電壓us不變的情況下，電樞的端電壓的平均值uo取決于占 空比a的大小，改變a值就可以改變端電壓的平均值，從而達(dá)到調(diào)速的目的，這就

14、是pwm調(diào)速原理。（三）pwm軟件設(shè)計：/*功能:實現(xiàn)用pca在p0.0輸出8位雙路pwm信號,可用示波器觀察占空比變化*/#include /*sfr定義*/#include /-/ function prototypes/-void port_init (void);void pca_init (void);void pca_isr (void);/-/ main routine/-void main (void)unsigned char a =0;unsigned long b;bitpwm_pac; /*關(guān)看門狗*/wdtcn = 0xde; wdtcn = 0xad; port_i

15、nit ();/*初始化i/o口*/ pca_init ();/*pca初始化成8位脈寬調(diào)置方式*/ while (1) if(pwm_pac=0)/占空比由00xfepca0cph0=a; a+; if(a=0xfe)pwm_pac=1;else/占空比由0xfe0pca0cph0=a; a-; if(a=0)pwm_pac=0;for(b=0;b0xffffffff;b+)/延時_nop_();/配置i/o端口void port_init (void) xbr0 = 0x08;/*cex0-p0.0*/ xbr2 = 0x40; /*使能交叉開關(guān)和弱閃拉*/ p0mdout |= 0x01

16、; /*使能p0.0腳推挽輸出*/配置pca的cex0輸出8位pwm信號void pca_init (void) pca0cn = 0x40; pca0cpm0 = 0x42; pca0cpl0 = 0x00; pca0cph0 = 0x00;3. h橋驅(qū)動電路設(shè)計方案3.1 h橋驅(qū)動電路原理 圖1.4.2中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路得名于h橋驅(qū)動電路是因為它的形狀酷似字母h。4個三極管組成h的4條垂直腿，而電機就是 h 中的橫杠。h 橋式電機驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電

17、機，從而控制電機的轉(zhuǎn)向。要使電機運轉(zhuǎn)，必須使對角線上的一對三極管導(dǎo)通。例如，如圖1.4.3所示，當(dāng)q1管和q4管導(dǎo)通時，電流就從電源正極經(jīng)q1從左至右穿過電機，然后再經(jīng)q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)三極管q1和q4導(dǎo)通時，電流將從左至右流過電機，從而驅(qū)動電機按特定方向轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭指示為順時針方向）。 圖 1.4.4 所示為另一對三極管q2和q3導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過電機。當(dāng)三極管q2和q3 導(dǎo)通時，電流將從右至左流過電機，從而驅(qū)動電機沿另一方向轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。3.2 h橋驅(qū)動硬件電路基于三極管的使用機理和特性，

18、在驅(qū)動電機中采用h橋功率驅(qū)動電路，h橋功率驅(qū)動電路可應(yīng)用于步進(jìn)電機、交流電機及直流電機等的驅(qū)動永磁步進(jìn)電機或混合式步進(jìn)電機的勵磁繞組都必須用雙極性電源供電，也就是說繞組有時需正向電流，有時需反向電流，這樣繞組電源需用h橋驅(qū)動。直流電機控制使用h橋驅(qū)動電路（圖2-5），當(dāng)pwm1為低電平,通過對pwm2輸出占空比不同的矩形波使三極管q1、q6同時導(dǎo)通q5截止，從而實現(xiàn)電機正向轉(zhuǎn)動以及轉(zhuǎn)速的控制；同理，當(dāng)pwm2為高電平,通過對pwm1輸出占空比不同的矩形波使三極管q1、q6同時導(dǎo)通，q6截止，從而實現(xiàn)電機反向轉(zhuǎn)動以及轉(zhuǎn)速的控制。圖8 h橋的電機驅(qū)動電路4電機正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)及調(diào)速的設(shè)計4.1電機軟件設(shè)計

19、流程圖開始按鍵查詢，判斷標(biāo)志位的奇偶性反轉(zhuǎn)鍵是否按下時電機反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)鍵是否按下初始化是是電機正轉(zhuǎn)sub_speed是否按下add_speed是否按下是減小矩形波占空比增大矩形波占空close是否按下關(guān)閉電機圖11 軟件電機控制的方框圖4.2電機軟件設(shè)計/*程序?qū)崿F(xiàn)功能：k2 實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)&反轉(zhuǎn)k3 對電機進(jìn)行減速k4 對電機進(jìn)行加速k5 停止電機轉(zhuǎn)動*/源程序：while (1) /pcon |= 0x01;/ set idle mode while(i-) ; while(j-) ; while(k-) ; while(l-) ;if(p3=0xef)/k2 zhengzhuandelaym

20、s();/配置cex0pca0cpl0 = 0x80;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 = 0x80;pca0cpm0 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counter/配置cex1 pca0cpl1 = 0xff;/ initialize pca pwm valuepca0cph1 = 0xff;pca0cpm1 = 0x02;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counterp1 = 0x01;if(p3=0

21、xfb)/k4 放進(jìn)k2 delayms();/配置cex0pca0cpl0 =pca0cpl0+0x40;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 =pca0cph0+0x40;pca0cpm0 =pca0cpm0+0x40;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counterif(p3=0xfd)/k5delayms();/配置cex0pca0cpl0 =pca0cpl0-0x40;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 =pca0cph0-0x40;pca0cpm0

22、=pca0cpm0-0x40;/ enable pca counter/ enable pca counter/*/if(p3=0xf7)/k3 fanzhuandelayms();/配置cex0pca0cpl0 = 0xff;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 = 0xff;pca0cpm0 = 0x02;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counter/配置cex1 pca0cpl1 = 0x80;/ initialize pca pwm valuepca0cph1 = 0x80;pca0

23、cpm1 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40; / enable pca counterp1 = 0x02;/if(p3=0xfb)/k4 放進(jìn)k2 delayms();/配置cex0pca0cpl0 = 128;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 = 128;pca0cpm0 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counter/配置cex1 pca0cpl1 = 50;/ initialize pca pwm valuepca

24、0cph1 = 50;pca0cpm1 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counterif(p3=0xfd)/k5delayms();/配置cex0pca0cpl0 = 40;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 = 40;pca0cpm0 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counter/配置cex1 pca0cpl1 = 80;/ initialize pca pwm valuepca0cph1

25、 = 80;pca0cpm1 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counter程序解釋：k2鍵設(shè)變量f進(jìn)行奇偶數(shù)的判斷，如果f%2=1則設(shè)定為正轉(zhuǎn)，f%2=0，則設(shè)定為反轉(zhuǎn)流程圖如下：if(keyboard=1)/k2 正轉(zhuǎn)&反轉(zhuǎn) if(f%2=1)/正轉(zhuǎn) /配置cex0pca0cpl0 = 0x80;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 = 0x80;pca0cpm0 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pc

26、a counter/配置cex1 pca0cpl1 = 0xff;/ initialize pca pwm valuepca0cph1 = 0xff;pca0cpm1 = 0x02;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counterp1 = 0x01; if(f%2=0)/反轉(zhuǎn) /配置cex0pca0cpl0 = 0xff;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 = 0xff;pca0cpm0 = 0x02;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable

27、 pca counter/配置cex1 pca0cpl1 = 0x80;/ initialize pca pwm valuepca0cph1 = 0x80;pca0cpm1 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40; / enable pca counterp1 = 0x02; 加速控制程序if(p3=0xfb)/k4 放進(jìn)k2 delayms();/配置cex0pca0cpl0 =pca0cpl0+0x40;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 =pca0cph0+0x40;pca0cpm0 =pca0cpm0+

28、0x40;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counterif(p3=0xfd)/k5delayms();/配置cex0pca0cpl0 =pca0cpl0-0x40;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 =pca0cph0-0x40;pca0cpm0 =pca0cpm0-0x40;/ enable pca counter減速控制程序if(p3=0xfb)/k4 放進(jìn)k2 delayms();/配置cex0pca0cpl0 =pca0cpl0+0x40;/ initialize pca pwm

29、valuepca0cph0 =pca0cph0+0x40;pca0cpm0 =pca0cpm0+0x40;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counterif(p3=0xfd)/k5delayms();/配置cex0pca0cpl0 =pca0cpl0-0x40;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 =pca0cph0-0x40;pca0cpm0 =pca0cpm0-0x40;/ enable pca counter停機控制程序if(p3=0xfd)/k5delayms();/配置cex0pca

30、0cpl0 = 40;/ initialize pca pwm valuepca0cph0 = 40;pca0cpm0 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counter/配置cex1 pca0cpl1 = 80;/ initialize pca pwm valuepca0cph1 = 80;pca0cpm1 = 0x42;/ ccm0 in 8-bit pwm modepca0cn = 0x40;/ enable pca counterpid控制設(shè)計比例（p）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與

31、輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 積分（i）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或簡稱有差系統(tǒng)（system with steady-state error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積 分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(pi)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn) 態(tài)誤差。微分（d）控制

32、 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用， 其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(pd)控制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。 增量式pid：u(k)=ae(k)-be(k-1)+ce(k-2) w( s o, q( k2 & i其中：a=kp(1+t/ti+td/t) b=kp(1+2td/t) c=kptd/t 示波器顯示