直流電機(jī)pid閉環(huán)數(shù)字控制設(shè)計(jì)

1、廣西大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙實(shí)驗(yàn)題目：直流電機(jī)PID閉環(huán)數(shù)字控制設(shè)計(jì)序號(hào)學(xué)號(hào)姓名貢獻(xiàn)排名成績(jī)1(組長(zhǎng))：12(組員)： 23(組員)：學(xué)院：電氣工程學(xué)院報(bào)告形成日期指導(dǎo)老師：胡立坤2015.1020【實(shí)驗(yàn)任務(wù)安排以及各組員貢獻(xiàn)說(shuō)明】一起對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和目的進(jìn)行探討和分析，并在matlab的simulink中搭建模擬進(jìn)行仿真；董永昌編寫PID程序和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的撰寫；一起對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析探討得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，由蘇建福完成最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫?！緦?shí)驗(yàn)時(shí)間】2015年10月17日【實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)】綜合樓實(shí)驗(yàn)室。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、鞏固閉環(huán)控制系統(tǒng)的概念；2、了解閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋量的引入方法；3、掌握PID算法數(shù)字化的方法和編程及

2、不同PID算法的優(yōu)缺點(diǎn)?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)備與軟件】1、 labACT實(shí)驗(yàn)臺(tái)2、labACT軟件3、MATLAB/Simulink仿真軟件【實(shí)驗(yàn)原理】 1、PID控制原理按偏差的比例積分微分控制是過(guò)程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)則。由PID控制規(guī)則構(gòu)成PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器式中u（t）調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；e (t)調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)； Kp調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； Ti調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)； Td調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間常數(shù)。 圖一 PID控制原理框圖比例調(diào)節(jié)作用：按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過(guò)大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)作用：消除穩(wěn)態(tài)誤差

3、。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)iT，iT越小，積分作用就越強(qiáng)。微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，產(chǎn)生超前的控制作用。在偏差還沒(méi)有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。2、PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)與經(jīng)驗(yàn)整定在輸出不振蕩時(shí)，增大比例增益，減小積分時(shí)間常數(shù)，增大微分時(shí)間常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)PID算法：由于本次試驗(yàn)采用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一種時(shí)間離散控制系統(tǒng)。因此，為了用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID控制必須將其離散化，用數(shù)字形式的差分方程來(lái)代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程令積分系數(shù)=，微分系數(shù)，則PID位置控制算式表達(dá)容易將上式轉(zhuǎn)化成增量算式3直流電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速原理圖2 直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖4、被模擬對(duì)

4、象模型描述 該閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)中直流電機(jī)對(duì)象可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得其空載是的標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù)如下【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法、過(guò)程與分析】1、通過(guò)給定的電機(jī)模型公式，在simulink中搭建直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速仿真模型。搭建的模型一、標(biāo)準(zhǔn)PID實(shí)驗(yàn)程序int pid(int P,int I,int D,int E) int KI,KD,KP,U; KP=P; KI=5*KP/I; KD=D*P/5; II=II+E; U=KP*E+KD*(E-E0)+KI*II; E0=E; return U;1、電機(jī)轉(zhuǎn)速由250轉(zhuǎn)/min到1000轉(zhuǎn)/minSimulink中的仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果2電機(jī)轉(zhuǎn)速由250轉(zhuǎn)/min到1500轉(zhuǎn)/

5、minSimulink中的仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果3、電機(jī)轉(zhuǎn)速由250轉(zhuǎn)/min到2000轉(zhuǎn)/minSimulink中的仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果4、電機(jī)轉(zhuǎn)速由250轉(zhuǎn)/min到2500轉(zhuǎn)/minSimulink中的仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)PID實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)躍變（*50轉(zhuǎn)/min）超調(diào)量峰值時(shí)間調(diào)整時(shí)間穩(wěn)態(tài)誤差52018.7%0.050.112053021.7%0.060.17454028.4%0.080.22855035.44%0.10.2620實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)圖分析：當(dāng)取適當(dāng)?shù)腜ID參數(shù)時(shí)，可以使控制系統(tǒng)響應(yīng)加快，使電機(jī)的暫態(tài)性能提高，即響應(yīng)快，能夠迅速達(dá)到設(shè)定值；且穩(wěn)態(tài)性能良好，穩(wěn)態(tài)誤差小。二、積分分離PID控制程序及實(shí)驗(yàn)結(jié)果電機(jī)轉(zhuǎn)速由250轉(zhuǎn)/min到2500轉(zhuǎn)/min三、不完全微分PID控制程序及實(shí)驗(yàn)結(jié)果電機(jī)轉(zhuǎn)速由250轉(zhuǎn)/min到2500轉(zhuǎn)/min實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表：（電機(jī)轉(zhuǎn)速由250轉(zhuǎn)/min到2500轉(zhuǎn)/min）超調(diào)量峰值時(shí)間