自控原理實(shí)驗(yàn)任務(wù)書(shū)A

自控原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)PAGEPAGE35《自動(dòng)控制原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)戴波盛沙北京石油化工學(xué)院信息工程學(xué)院2005年8月目錄TOC\o"1-2"\h\z實(shí)驗(yàn)一《控制系統(tǒng)裝置實(shí)驗(yàn)》 1實(shí)驗(yàn)二《典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)》 1實(shí)驗(yàn)三《Matlab軟件控制系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)》 1實(shí)驗(yàn)四《典型控制系統(tǒng)研究與分析》 1實(shí)驗(yàn)四《典型控制系統(tǒng)研究與分析》（選做二） 1附錄一球桿系統(tǒng)使用說(shuō)明 1附錄二直線倒立擺系統(tǒng)使用說(shuō)明 1實(shí)驗(yàn)一《控制系統(tǒng)裝置實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)對(duì)典型實(shí)際控制系統(tǒng)裝置的認(rèn)識(shí)，了解實(shí)現(xiàn)控制的物理方式，建立控制的系統(tǒng)概念，加深對(duì)自動(dòng)控制原理的理論認(rèn)識(shí)。掌握如何根據(jù)實(shí)際物理系統(tǒng)畫(huà)控制系統(tǒng)方塊圖。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求：1流量控制系統(tǒng)裝置流量控制系統(tǒng)裝置是以水為介質(zhì)，由容器、管線、泵組成，如下圖：圖1.1流量控制系統(tǒng)圖1.1流量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)變送器記錄儀電/氣轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器泵孔板通過(guò)了解該裝置的工作過(guò)程，完成以下任務(wù)：畫(huà)出系統(tǒng)閉環(huán)控制原理圖，并說(shuō)明其工作原理。2球桿控制系統(tǒng)裝置直線位移傳感器IPM智能驅(qū)動(dòng)器圖1.2球桿控制系統(tǒng)電腦直線位移傳感器IPM智能驅(qū)動(dòng)器圖1.2球桿控制系統(tǒng)電腦該裝置由球桿裝置、IPM智能驅(qū)動(dòng)器、計(jì)算機(jī)、電機(jī)、齒輪減速器、直線位移傳感器所組成，通過(guò)電機(jī)控制小球在桿上的位置。計(jì)算機(jī)輸入小球的控制位置，把數(shù)據(jù)傳輸給IPM智能驅(qū)動(dòng)器，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)杠桿臂運(yùn)動(dòng)，使小球的位置得到控制。了解該裝置的工作過(guò)程，完成如下任務(wù)：畫(huà)出球桿控制系統(tǒng)閉環(huán)控制原理圖，并說(shuō)明其工作原理。3直線一級(jí)倒立擺與直線二級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)裝置圖1.3直線倒立擺控制系統(tǒng)圖1.3直線倒立擺控制系統(tǒng)該裝置由計(jì)算機(jī)、電控箱、倒立擺本體等部件組成，通過(guò)控制小車(chē)直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到使擺桿穩(wěn)定倒立的目的。了解該裝置的工作過(guò)程，完成如下任務(wù)：畫(huà)出一級(jí)倒立擺系統(tǒng)閉環(huán)控制原理圖，并說(shuō)明其工作原理。4雙旋翼控制系統(tǒng)裝置該裝置是由計(jì)算機(jī)、電控箱、雙旋翼裝置組成的三自由度多變量控制裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)旋翼的旋轉(zhuǎn)速度，達(dá)到控制雙旋翼高度、傾角、轉(zhuǎn)速的目的。圖1.4雙旋翼MIMO系統(tǒng)圖1.4雙旋翼MIMO系統(tǒng)了解該裝置的工作過(guò)程，完成如下任務(wù)：畫(huà)出雙旋翼系統(tǒng)閉環(huán)控制原理圖，并說(shuō)明其工作原理。三．實(shí)驗(yàn)條件：流量控制系統(tǒng)、球桿控制系統(tǒng)、倒立擺控制系統(tǒng)、雙旋翼控制系統(tǒng)。四．其它要求：結(jié)合教材第一章的內(nèi)容，加深對(duì)“控制”、“開(kāi)環(huán)”、“閉環(huán)”、“反饋”“方塊圖”等概念的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)二《典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)》一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜げ⒄莆誰(shuí)abACT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用。熟悉各典型環(huán)節(jié)的電路、傳遞函數(shù)及其特性，掌握典型環(huán)節(jié)的電路模擬與軟件仿真研究。測(cè)量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線，了解參數(shù)變化對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響。初步了解MATLAB中SIMULINK的使用方法。二.實(shí)驗(yàn)原理:1典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)采用電路模擬方法，在實(shí)驗(yàn)板上通過(guò)電路模擬比例、積分和一階慣性環(huán)節(jié)，用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生輸入信號(hào)，用示波器觀察不同環(huán)節(jié)輸入輸出信號(hào)情況。比例環(huán)節(jié)微分方程c(t)=-K*r(t)傳遞函數(shù)C(S)/R(S)=-K圖2.1比例環(huán)節(jié)模擬電路圖如圖2.1所示。圖2.1比例環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)微分方程Tdc(t)/dt=-r(t)傳遞函數(shù)C(S)/R(S)=-1/TS模擬電路圖如圖2.2所示。慣性環(huán)節(jié)（一階系統(tǒng)）微分方程Tdc(t)/dt+c(t)=-K*r(t)圖2.2積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)C(S)/R(S)=-K/(TS+1)圖2.2積分環(huán)節(jié)圖2.3慣性環(huán)節(jié)模擬電路圖如圖2.3所示。圖2.3慣性環(huán)節(jié)三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)并組建各典型環(huán)節(jié)的模擬電路；測(cè)量各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)，并研究參數(shù)變化對(duì)其輸出響應(yīng)的影響；利用MATLAB中的SIMULINK工具箱，完成各典型環(huán)節(jié)的軟件仿真，并與模擬電路測(cè)試的結(jié)果相比較。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、熟悉實(shí)驗(yàn)箱，利用實(shí)驗(yàn)箱上的模擬電路單元，構(gòu)建所設(shè)計(jì)的（可參考本實(shí)驗(yàn)附錄）典型環(huán)節(jié)（包括比例、積分、慣性環(huán)節(jié)）的模擬電路。比例環(huán)節(jié)要求r(t)為一階躍信號(hào),幅度為1V，改變比例系數(shù)（K=0.5、K=2），觀測(cè)結(jié)果，研究參數(shù)變化對(duì)輸出響應(yīng)的影響。積分環(huán)節(jié)要求r(t)為一階躍信號(hào)，幅度1V，改變時(shí)間常數(shù)T（R1=100K、C1=1uF，R1=200K、C1=1uF,觀測(cè)結(jié)果，研究參數(shù)變化對(duì)輸出響應(yīng)的影響。慣性環(huán)節(jié)要求r(t)為一階躍信號(hào)，幅度為1V，改變時(shí)間常數(shù)T及比例系數(shù)K（R1=100K、C1=1uF、K＝1;R1=100K、C1=1uF、K=2）,觀測(cè)結(jié)果，根據(jù)結(jié)果，測(cè)量出慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)T（具體方法，可參考《自動(dòng)控制原理》一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)），研究參數(shù)變化對(duì)輸出響應(yīng)的影響。2、運(yùn)行MATLAB中的SIMULINK，構(gòu)建典型環(huán)節(jié)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，存儲(chǔ)波形和數(shù)據(jù)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（可選做）五.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:畫(huà)出各典型環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)電路圖和階躍響應(yīng)曲線，并注明參數(shù)。根據(jù)測(cè)得的典型環(huán)節(jié)單位階躍響應(yīng)曲線，分析參數(shù)變化對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響。六．實(shí)驗(yàn)思考題：用運(yùn)放模擬典型環(huán)節(jié)進(jìn)，其傳遞函數(shù)在什么假設(shè)條件下近似導(dǎo)出的？積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)主要差別是什么？在什么條件下，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為積分環(huán)節(jié)，而又在什么條件下，慣性環(huán)節(jié)可以近似地視為比例環(huán)節(jié)。想一想，為何實(shí)驗(yàn)時(shí)，各典型環(huán)節(jié)都用到了兩個(gè)運(yùn)放，而介紹原理時(shí)，只用了一個(gè)運(yùn)放。七.實(shí)驗(yàn)條件：微機(jī)及MATLAB軟件1臺(tái)電路實(shí)驗(yàn)箱1套實(shí)驗(yàn)三《Matlab軟件控制系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．學(xué)會(huì)使用Matlab求出系統(tǒng)的階躍響應(yīng)；使用Matlab繪制系統(tǒng)的根軌跡。2．掌握利用Matlab軟件來(lái)分析與設(shè)計(jì)穩(wěn)定的系統(tǒng)。二.實(shí)驗(yàn)原理：在《自動(dòng)控制原理》第三章當(dāng)中，介紹了判定一個(gè)線性系統(tǒng)的穩(wěn)定的充分必要條件是：閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根均具有負(fù)實(shí)部，或者說(shuō)，閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)均嚴(yán)格位于左半S平面。1948年，埃文斯（Evans）提出一種求解閉環(huán)特征方程根的簡(jiǎn)單方法，并且在控制工程中得到了廣泛的應(yīng)用。這種方法稱(chēng)為根軌跡法。根軌跡法是在已知控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)、零點(diǎn)分布的基礎(chǔ)上，研究系統(tǒng)參數(shù)的變化（通常該參數(shù)為增益K）對(duì)控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)極點(diǎn)分布的影響的一種圖解法。應(yīng)用根軌跡法，只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算，即可看出某個(gè)或某些系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)，對(duì)系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的影響趨勢(shì)。這種定性的分析在研究控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和在提出改善系統(tǒng)性能的合理途徑等方面都具有重要意義。三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟需要分析的系統(tǒng)如下：利用勞思判據(jù)，求出使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。（預(yù)習(xí)時(shí)完成）當(dāng)K=10、50、120時(shí)，分別利用Matlab程序求出系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，觀察k的取值對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的影響，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中記錄三種情況下的系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。用Matlab編程畫(huà)出系統(tǒng)根軌跡圖，確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍，并與計(jì)算的取值相比較。（提示：根軌跡畫(huà)的是K從0至∞時(shí)，所有閉環(huán)極點(diǎn)的集合，根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件，知只要極點(diǎn)在虛軸的左邊就是穩(wěn)定的系統(tǒng)。那么如何找到K的取值呢？）五.實(shí)驗(yàn)條件：微機(jī)1臺(tái)2）電路仿真軟件1套六.其它要求:實(shí)驗(yàn)前教師檢查實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)習(xí)報(bào)告要求計(jì)算出使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍，編寫(xiě)自己的實(shí)驗(yàn)程序，預(yù)習(xí)報(bào)告不通過(guò)不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。Matlab相關(guān)命令：用Matlab繪制系統(tǒng)的根軌跡的指令為rlocus(num,den).例1．已知系統(tǒng)的閉環(huán)傳函為使用matlab來(lái)求階躍響應(yīng)。利用命令step(num,den,t)t=0:0.1:30;num=[10];den=[1210];step(num,den,t)axis('square');gridontitle('階躍響應(yīng)')運(yùn)行結(jié)果為：例2.已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為使用Matlab繪制系統(tǒng)的根軌跡。num=[0,0,1,1];den=[1,9,0,0];rlocus(num,den)axis('square');gridontitle('Root-locusplotofG(s)=K(s+1)/[(s^2(s+9)]')xlable('Re');ylable('Im')運(yùn)行結(jié)果為：實(shí)驗(yàn)四《典型控制系統(tǒng)研究與分析》一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)對(duì)球桿系統(tǒng)進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)對(duì)物理系統(tǒng)的建模和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉PID控制的設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)，及各參數(shù)對(duì)于控制的影響。二．實(shí)驗(yàn)原理及方法：LLeverArmBeamαLLeverArmBeamαθdθd對(duì)小球在導(dǎo)軌上滾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程的完整描述是非常復(fù)雜的，設(shè)計(jì)者的目的是對(duì)于該控制系統(tǒng)給出一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的模型。實(shí)際上使小球在導(dǎo)軌上加速滾動(dòng)的力是小球的重力在同導(dǎo)軌平行方向上的分力同小球受到的摩擦力的合力?？紤]小球滾動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程，小球在V型桿上滾動(dòng)的加速度： (1)其中μ為小球與軌道之間的摩擦系數(shù)，而α為軌道桿與水平面之間的夾角。但在進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的過(guò)程中，我們忽略了摩擦力，因此，其基本的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成如下方式： (2)當(dāng)α<<1時(shí)，將上式線性化，得到傳遞函數(shù)如下 (3)其中X(s)為小球在軌道上的位置。但是，在實(shí)際控制的過(guò)程中，桿的仰角是由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)的。影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角和桿仰角之間關(guān)系的主要因素就是齒輪的減速比和非線性。因此，我們可以得到它們的關(guān)系如下： (4)把（4）式代入（3）式，我們可以得到另一個(gè)模型： (5)因此，球桿系統(tǒng)實(shí)際上可以簡(jiǎn)化為一個(gè)二階系統(tǒng)。由建模分析我們得到球桿系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為: （6）三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：球桿系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)模型球桿系統(tǒng)是一個(gè)典型的單輸入單輸出系統(tǒng)，通過(guò)上面的分析可以得到，其傳遞函數(shù)可以近似為一個(gè)兩階的積分器：W(S)W(S)其中，為開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的拉普拉斯變換。X(s)和θ(s)分別為系統(tǒng)輸出（小球的位置）和輸入（齒輪的角度）的拉普拉斯變換。1）如果不穩(wěn)定，則需要對(duì)其添加控制器。假設(shè)控制的指標(biāo)要求如下：調(diào)整時(shí)間小于2.5秒（5%誤差）超調(diào)量小于10%下面將采用PID控制來(lái)設(shè)計(jì)它的控制器：,其中，kp,ki和kd為PID控制器的比例，積分和微分參數(shù)。1）P控制分析-W-W(s)Gp(s)efeedback 、其中，Xd為小球目標(biāo)位置的拉普拉斯變換，設(shè)PID控制器為:根據(jù)P控制框圖，與對(duì)象的傳函，求出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。根據(jù)閉環(huán)傳遞函數(shù)，取Kp=1，g=9.8,L=0.4,d=0.04時(shí)在matlab下編寫(xiě)程序，畫(huà)出系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。（參考程序）g=9.8;L=0.4;D=0.04;Num=[(g*D)/L];Den=[100];Plant=tf(Num,Den);%系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函kp=3;Sys_cl=feedback(kp*Plant,1,-1);%求系統(tǒng)的閉環(huán)傳函Step(0.2*Sys_cl);%給系統(tǒng)施加一個(gè)0.2m的階躍輸入在球桿系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓小球穩(wěn)定在一個(gè)位置，如50,取參數(shù)Kp=3,觀察實(shí)際結(jié)果，得到實(shí)際響應(yīng)曲線，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真是否一致。記錄下實(shí)際響應(yīng)的結(jié)果。按照附錄的步驟，在MATLABSimulink環(huán)境下運(yùn)行演示程序。2）PD控制分析-W(s)-W(s)Gpd(s)e設(shè)PD控制器為：G（s）=1+KdS為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們假設(shè)比例增益KP＝6，調(diào)整KD.的大小。根據(jù)PD控制框圖，與對(duì)象的傳函，求出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。根據(jù)閉環(huán)傳遞函數(shù)，取Kp=6，g=9.8,L=0.4,d=0.04,Kd=6（可以任取）時(shí)在matlab下編寫(xiě)M文件，畫(huà)出系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，觀察，判斷此時(shí)的系統(tǒng)是否為一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，得到仿真條件下，系統(tǒng)的超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間？是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求？如果不滿(mǎn)足要求，可更改Kp與Kd的值，直到滿(mǎn)足系統(tǒng)要求為止。(參考程序)：g=9.8; L=0.4; D=0.04;Num=[(g*D)/L];Den=[100];Plant=tf(Num,Den);%系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函Kp=6;Kd=6;Contr=tf([KdKp],1);Sys_cl=feedback(Contr*Plant,1,-1)T=0:0.01:5;Step(0.2*Sys_cl);在球桿系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓小球穩(wěn)定在一個(gè)位置，如50,取參數(shù)Kp,Kd為仿真的值，觀察實(shí)際結(jié)果，得到實(shí)際響應(yīng)曲線，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真是否一致。記錄下實(shí)際響應(yīng)的結(jié)果。按照附錄的步驟，在MATLABSimulink環(huán)境下運(yùn)行演示程序。4)分析一下，PD控制很快平衡的原因，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的區(qū)別。四．實(shí)驗(yàn)條件：1）球桿控制1套2）微機(jī)1臺(tái)3）matlab軟件包1套五．其它要求：實(shí)驗(yàn)前教師檢查實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)習(xí)報(bào)告要求得到系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，編寫(xiě)Matlab程序，預(yù)習(xí)報(bào)告不通過(guò)不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)四《典型控制系統(tǒng)研究與分析》（選做二）一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)對(duì)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)對(duì)物理系統(tǒng)的建模和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉PID控制的設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)，及各參數(shù)對(duì)于控制的影響。二．實(shí)驗(yàn)原理及方法：1微分方程的推導(dǎo)圖4.1直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)在忽略了空氣阻力，各種摩擦之后，可將直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)抽象成小車(chē)和勻質(zhì)桿組成的系統(tǒng)，如下圖4.1所示。圖4.1直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)我們不妨做以下假設(shè)：M小車(chē)質(zhì)量m擺桿質(zhì)量b小車(chē)摩擦系數(shù)l擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度I擺桿慣量F加在小車(chē)上的力x小車(chē)位置φ擺桿與垂直向上方向的夾角θ擺桿與垂直向下方向的夾角（考慮到擺桿初始位置為豎直向下）下圖是系統(tǒng)中小車(chē)和擺桿的受力分析圖。其中，和為小車(chē)與擺桿相互作用力的水平和垂直方向的分量。注意：在實(shí)際倒立擺系統(tǒng)中檢測(cè)和執(zhí)行裝置的正負(fù)方向已經(jīng)完全確定，因而矢量方向定義如圖所示，圖示方向?yàn)槭噶空较蚍治鲂≤?chē)水平方向所受的合力，可以得到以下方程：由擺桿水平方向的受力進(jìn)行分析可以得到下面等式：把這個(gè)等式代入上式中，就得到系統(tǒng)的第一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程：為了推出系統(tǒng)的第二個(gè)運(yùn)動(dòng)方程，我們對(duì)擺桿垂直方向上的合力進(jìn)行分析，可以得到下面方程：力矩平衡方程如下：注意：此方程中力矩的方向，由于θ=π+?，cos?=-cosθ,sin?=-sinθ,故等式前面有負(fù)號(hào)。合并這兩個(gè)方程，約去和，得到第二個(gè)運(yùn)動(dòng)方程：設(shè)（是擺桿與垂直向上方向之間的夾角），假設(shè)與1（單位是弧度）相比很小，即《1，則可以進(jìn)行近似處理：cos，，(。用來(lái)代表被控對(duì)象的輸入力，線性化后兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方程如下:對(duì)方程組(1.3)進(jìn)行拉普拉斯變換，得到:把方程組化簡(jiǎn)得到一級(jí)倒立擺的傳遞函數(shù)為:其中q=[(M+m)(I+ml2)-(ml)2]實(shí)際系統(tǒng)的模型參數(shù)如下:M小車(chē)質(zhì)量1.096Kgm擺桿質(zhì)量0.109Kgb小車(chē)摩擦系數(shù)0.1N/m/secl擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度0.25mI擺桿慣量0.0034kg*m*mT采樣頻率0.005秒注意：在進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)的MATLAB仿真時(shí)，請(qǐng)將采樣頻率改為實(shí)際系統(tǒng)的采樣頻率。請(qǐng)用戶(hù)自行檢查系統(tǒng)參數(shù)是否與實(shí)際系統(tǒng)相符，否則請(qǐng)改用實(shí)際參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2PID控制設(shè)計(jì)SinglePendulumSinglePendulumPIDffr(s)=0f+_ +_eefeedback-feedback-設(shè)PID控制器為:三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)及PID控制器的傳函求出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。在matlab下編寫(xiě)程序，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)PID參數(shù)請(qǐng)仔細(xì)觀察思考控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響。找到一組合適的控制器參數(shù)作業(yè)實(shí)際控制的參數(shù)。進(jìn)入matlabsimulink窗口，點(diǎn)擊InvertedPendulumToolbox，在其右邊點(diǎn)擊singlePendlumPIDControlDemo,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。在StartRealPendulumControl/PID模塊修改PID控制器參數(shù)及控制周期。如果控制效果不理想，調(diào)整控制器參數(shù)，直到獲得較好的控制效果。分析理論結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的差異。四．實(shí)驗(yàn)條件：一級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)，裝有Matlab軟件包的計(jì)算機(jī)。五．其它要求：實(shí)驗(yàn)前教師檢查實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)習(xí)報(bào)告要求得出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，預(yù)習(xí)報(bào)告不通過(guò)不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。附錄一球桿系統(tǒng)使用說(shuō)明1.系統(tǒng)簡(jiǎn)述球桿系統(tǒng)（Ball&Beam）是為自動(dòng)控制原理等基礎(chǔ)控制課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。該系統(tǒng)涵蓋了許多經(jīng)典的和現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法。這個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)非常重要的性質(zhì)——它是開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定的。不穩(wěn)定系統(tǒng)的控制問(wèn)題成了大多數(shù)控制系統(tǒng)需要克服的難點(diǎn)，有必要在實(shí)驗(yàn)室中研究。但是由于絕大多數(shù)的不穩(wěn)定控制系統(tǒng)都是非常危險(xiǎn)的，因此成了實(shí)驗(yàn)室研究的主要障礙。而球桿系統(tǒng)就是解決這種矛盾的最好的實(shí)驗(yàn)工具，它簡(jiǎn)單、安全并且具備了一個(gè)非穩(wěn)定系統(tǒng)所具有的重要的動(dòng)態(tài)特性。整個(gè)裝置由球桿執(zhí)行系統(tǒng)、控制器和直流電源等部分組成。該系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是一種理想的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｕ怯捎谙到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此比較容易理解該模型的控制過(guò)程。球桿執(zhí)行系統(tǒng)（如圖1所示）由一根V型軌道和一個(gè)不銹鋼球組成。V型槽軌道一側(cè)為不銹鋼桿，另一側(cè)為直線位移電阻器。當(dāng)球在軌道上滾動(dòng)時(shí)，通過(guò)測(cè)量不銹鋼桿上輸出電壓可測(cè)得球在軌道上的位置。V型槽軌道的一端固定，而另一端則由直流電機(jī)（DCmotor）的經(jīng)過(guò)兩級(jí)齒輪減速，再通過(guò)固定在大齒輪上的連桿帶動(dòng)進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。V型槽軌道與水平線的夾角可通過(guò)測(cè)量大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度和簡(jiǎn)單的幾何計(jì)算獲得。這樣，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)反饋控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以控制小球在軌道上的位置。GBB1004型球桿系統(tǒng)由三大部分組成：IPM100智能驅(qū)動(dòng)器、球桿裝置和控制計(jì)算機(jī)。IPM100智能驅(qū)動(dòng)器使用方法請(qǐng)參照《IPM100SK用戶(hù)手冊(cè)》；計(jì)算機(jī)為裝有Windows的計(jì)算機(jī)或是其他兼容機(jī)。本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明主要講述球桿裝置、控制軟件及實(shí)驗(yàn).BallandBeam系統(tǒng)圖示如下：BeamBeamLeverArmBallLeverArmGear圖1.1球桿裝置示意圖在一長(zhǎng)約0.4米的軌道上放置一不銹鋼球，軌道的一側(cè)為不銹鋼桿，另一側(cè)為直線位移傳感器，當(dāng)球在軌道上滾動(dòng)時(shí)，通過(guò)測(cè)量不銹鋼桿上輸出的電壓信號(hào)可獲得球在軌道上的位置。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪系驅(qū)動(dòng)杠桿臂LeverArm轉(zhuǎn)動(dòng)，軌道Beam隨杠桿臂的轉(zhuǎn)動(dòng)與水平方向也有一偏角,球的重力分量會(huì)使它沿著軌道滾動(dòng)，設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)伺服角度使得不銹鋼球在Beam上的位置能被控制。此系統(tǒng)為一個(gè)單輸入（電機(jī)轉(zhuǎn)角）、單輸出（小球位置）系統(tǒng)，輸入量利用伺服電機(jī)自帶角度編碼器來(lái)測(cè)量，輸出量由軌道上電位器的電壓信號(hào)來(lái)獲得。系統(tǒng)組成框圖如下：計(jì)算機(jī)IPM100智能伺服驅(qū)動(dòng)器伺服電機(jī)計(jì)算機(jī)IPM100智能伺服驅(qū)動(dòng)器伺服電機(jī)球桿裝置電機(jī)編碼器直線位移傳感器系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、IPM100智能伺服驅(qū)動(dòng)器、球桿本體和光電碼盤(pán)、線性傳感器幾大部分，組成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。光電碼盤(pán)將杠桿臂與水平方向的夾角、角速度信號(hào)反饋給IPM100智能伺服驅(qū)動(dòng)器，小球的位移、速度信號(hào)由直線位移傳感器反饋。智能伺服控制器可以通過(guò)RS232接口和計(jì)算機(jī)通訊，利用鼠標(biāo)或鍵盤(pán)可以輸入小球的控制位置和控制參數(shù)，通過(guò)控制決策計(jì)算輸出（電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)速度、加速度等），并由IPM100智能伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)該控制決策，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)杠桿臂運(yùn)動(dòng)，使球的位置得到控制。2.機(jī)械部分選用直流伺服電機(jī)，采用齒輪箱減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速，在輸出齒輪上距齒輪圓心（小于齒輪半徑）處連接一杠桿臂LeaverArm，此連接處螺釘不能固定太緊，杠桿臂的另一端與軌道Beam鉸鏈，機(jī)構(gòu)的另一端是一固定座，此固定座上端與軌道的左側(cè)鉸鏈，見(jiàn)下圖：圖2.1球桿系統(tǒng)機(jī)械圖電機(jī)箱內(nèi)部機(jī)構(gòu)：電機(jī)，齒輪減速機(jī)構(gòu)。整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行如下：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)與連桿相連的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)連接點(diǎn)與齒輪中心連線和水平線的夾角為（角度應(yīng)被限定在一定角度范圍內(nèi)，即使導(dǎo)軌傾角最大和最?。?，軌道會(huì)繞左側(cè)與固定座鉸鏈處轉(zhuǎn)動(dòng)，軌道與水平方向的角度為。此處角度編碼器用于測(cè)量角度，此為系統(tǒng)的輸入信號(hào)。圖2.2轉(zhuǎn)角α和β示意圖3．電氣部分a)球滾動(dòng)時(shí)位移的測(cè)量：直線位移傳感器線性軌道傳感器接＋5V電壓。軌道兩邊測(cè)得的電壓作為IPM100控制卡A/D輸入口的信號(hào)。當(dāng)小球在軌道上滾動(dòng)時(shí)，通過(guò)不銹鋼桿上輸出的電壓信號(hào)的測(cè)量可得到小球在軌道上的位置。ToA/D＋5vToA/D＋5vGND直線位移傳感器300Ω直線位移傳感器300Ω不銹鋼桿不銹鋼桿圖3.1小球位置測(cè)量示意圖b)伺服輸出角度的測(cè)量：采用IPM100控制器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)電機(jī)實(shí)際位置轉(zhuǎn)換得到角度，接線及定義請(qǐng)參照《IPM100SK用戶(hù)手冊(cè)》4．軟件實(shí)現(xiàn)注意在使用軟件前，請(qǐng)仔細(xì)閱讀《IPM100SK用戶(hù)手冊(cè)》，不正確的操作將對(duì)系統(tǒng)造成破壞。4.1控制程序流程圖：從鍵盤(pán)或鼠標(biāo)鍵入小球位置從鍵盤(pán)或鼠標(biāo)鍵入小球位置否是否在軌道范圍內(nèi)？否是否在軌道范圍內(nèi)？是重新鍵入新的數(shù)據(jù)是重新鍵入新的數(shù)據(jù)——讀出運(yùn)動(dòng)控制卡檢測(cè)到的小球的當(dāng)前位置——讀出運(yùn)動(dòng)控制卡檢測(cè)到的小球的當(dāng)前位置ControllerController反饋回運(yùn)動(dòng)控制卡反饋回運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)Leverarm,驅(qū)動(dòng)Leverarm,帶動(dòng)Beam轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度以使球穩(wěn)定在所要控制的位置4.2操作請(qǐng)按以下操作打開(kāi)IPMStudioMotion固高科技球桿系統(tǒng)運(yùn)行窗口4.2.1安裝IPMMotionStudio把光盤(pán)裝入計(jì)算機(jī)光驅(qū)，選擇“IPMMotionStudio”進(jìn)入安裝界面，然后點(diǎn)擊“IPMMotionStudioSetupKit”選項(xiàng)，按照提示步驟進(jìn)行安裝。注釋?zhuān)?）安裝程序?qū)a(chǎn)生一個(gè)包含所有組件的“IPMMotionStudio”文件夾2）在WinNT的操作系統(tǒng)中請(qǐng)選擇“Administrator”（管理員）用戶(hù)登錄4.2.2安裝固高科技球桿系統(tǒng)控制程序?qū)allBeamProject文件夾拷貝到安裝目錄中“...\IPMMotionStudio\Projects”文件夾中，在修改前請(qǐng)注意備份。4.3運(yùn)行程序1．點(diǎn)擊“開(kāi)始“菜單如下圖所示：圖4.1開(kāi)始IPMMotionStudio2．打開(kāi)IPMMotionStudio應(yīng)用程序窗口：圖4.2IPMMotionStudio窗口備注：如果打開(kāi)失敗或是在窗口中下方?jīng)]有顯示找到P069.001.C01.S000A,請(qǐng)參照《IPM100SK用戶(hù)手冊(cè)》相關(guān)章節(jié)打開(kāi)固高球桿系統(tǒng)控制軟件點(diǎn)擊”O(jiān)penProjects”打開(kāi)工程文件,注意在打開(kāi)之前,請(qǐng)確認(rèn)您已經(jīng)將BallBeamProject文件拷貝到“...\IPMMotionStudio\Projects”文件夾中,也可以點(diǎn)擊”Browse”按鈕指定路徑,如下圖所示:圖4-3打開(kāi)工程文件如果點(diǎn)擊”O(jiān)K”后窗口沒(méi)有顯示內(nèi)容:請(qǐng)按下圖點(diǎn)擊菜單“View|Project”打開(kāi)工程窗口:圖4-4顯示工程界面工程窗口如下圖所示:圖4-5工程界面4.“Motor”和”Drive”已經(jīng)調(diào)試好,建議用戶(hù)在比較熟悉IPM100SK及電機(jī)特性前不要更改.詳細(xì)調(diào)試方法見(jiàn)<IPM100SK用戶(hù)手冊(cè)>相關(guān)章節(jié).5.點(diǎn)擊上圖中”Motion”圖標(biāo),打開(kāi)控制程序如下圖圖4-6控制程序(BallBeam)窗口6.點(diǎn)擊“+”或“-“打開(kāi)(關(guān)閉)組如下圖所示:圖4-7程序編輯窗口確認(rèn)程序正確后點(diǎn)擊”O(jiān)K”關(guān)閉對(duì)話框,回到如圖4-5所示工程界面,請(qǐng)按下面步驟運(yùn)行程序:1)給IPM100上電并確認(rèn)計(jì)算機(jī)和IPM100之間通訊正常。2)點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕運(yùn)行程序,運(yùn)行程序時(shí)請(qǐng)用手托起連桿使球桿保持在水平位置,直到程序給電機(jī)上伺服時(shí)松開(kāi),過(guò)程中請(qǐng)注意安全,小心手指被齒輪夾傷!正確方法如下圖所示:圖4-8手指夾持位置示意圖遇到不正常情況請(qǐng)點(diǎn)擊(IPM100復(fù)位)、(電機(jī)下伺服)或直接關(guān)掉電源停止電機(jī)運(yùn)動(dòng)7.為觀察小球位置、電機(jī)位置等參數(shù),點(diǎn)擊”ViewControlPanels”選擇”固高科技球桿系統(tǒng)”如下圖所示:圖4-9進(jìn)入固高科技球桿系統(tǒng)可視化界面點(diǎn)擊鼠標(biāo)打開(kāi)以下窗口:圖4-10固高科技球桿系統(tǒng)界面在上面的小窗口中,點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,如下圖所示:圖4-11開(kāi)始可視化顯示窗口點(diǎn)擊”Start”開(kāi)始進(jìn)行可視化顯示,顯示如下:說(shuō)明:界面分成左邊和右邊兩大部分,左邊顯示小球位置、速度,位置誤差,電機(jī)位置、電機(jī)速度等量,右邊為參數(shù)調(diào)整界面,包括小球目標(biāo)位置,PID參數(shù)調(diào)節(jié),Break,Continue,Axisoff等命令.圖4-12固高科技球桿系統(tǒng)界面在界面左邊,可以觀察控制的結(jié)果,如下圖所示,圖4-13運(yùn)行結(jié)果顯示圖在右邊,可以在線更改參數(shù)1)更改小球目標(biāo)位置,拖動(dòng)小球目標(biāo)位置滑塊,到需要的位置,或是鍵入小球目標(biāo)位置.2)更改PID控制參數(shù),上下拖動(dòng)Kp,Ki,Kd窗口內(nèi)滑塊,調(diào)整其參數(shù),由于Kp,Ki,Kd都為int型,所以只能為整數(shù).(由于內(nèi)部DSP乘法計(jì)算限制)3)點(diǎn)擊”Break”可以暫停運(yùn)動(dòng),點(diǎn)擊”Continue”繼續(xù)運(yùn)行,點(diǎn)擊”Axisoff”關(guān)閉電機(jī)。附程序說(shuō)明(TML語(yǔ)言):第一部分:變量聲明(int為16位整型,long為32位帶符號(hào)整型,fixed為32位實(shí)型,前16位為整數(shù)部分,后16位為小數(shù)部分)注:英文注釋為程序自帶注釋intKp;//PID控制器比例系數(shù)intKi;//PID控制器積分系數(shù)intKd;//PID控制器微分系數(shù)fixedBallRefPos;//小球目標(biāo)位置fixedFeedbackVol;//反饋電壓fixedBallActPos;//小球?qū)嶋H位置fixedBallPosErrNew;//此采樣周期中小球?qū)嶋H位置相對(duì)目標(biāo)位置的位置誤差fixedBallPosErrOld;//上次采樣周期中小球?qū)嶋H位置相對(duì)目標(biāo)位置的位置誤差fixedBallPosErrDot;//小球運(yùn)動(dòng)速度f(wàn)ixedPIDMotorPos;//PID比例部分引起的電機(jī)目標(biāo)位置fixedPIDErrDot;//PID微分部分引起的電機(jī)目標(biāo)位置fixedBallPosErrIntegral;//PID積分部分引起的電機(jī)目標(biāo)位置longMulResult;//乘積結(jié)果(用于IPM100內(nèi)部DSP乘積運(yùn)算)intMulTran;//乘積轉(zhuǎn)移變量(用于IPM100內(nèi)部DSP乘積運(yùn)算)fixedPD_PID_Select;//PDPID控制器選擇因子(用于分段PID控制)intMotorTPos;//電機(jī)目標(biāo)位置BallRefPos=200;//Set32bitvariableBallRefPoswithvalue/32bitvariable200Kp=4;//SetvariableKpwithvalue/16bitvariable/label4Ki=8;//SetvariableKiwithvalue/16bitvariable/label8Kd=4;//SetvariableKdwithvalue/16bitvariable/label4第二部分:主控制循環(huán)loop:FeedbackVol(H)=0;//SetHIGHpartofvariableFeedbackVolwithvalue/16bitvariable0FeedbackVol(L)=AD5;//SetLOWpartofvariableFeedbackVolwithvalue/16bitvariableAD5//通過(guò)AD5讀取電壓反饋值,0-5V的電壓被轉(zhuǎn)化成0-1的小數(shù)FeedBackVol*400<<0;//SetPregisterwiththeproductofvariableFeedBackVolwithvalue/variable400LEFTshiftedwith0bits.//電壓反饋值乘以400(桿實(shí)際有效長(zhǎng)度)得到小球?qū)嶋H位置MulResult=PROD(L);//Set32bitvariableMulResultwithvalue/32bitvariablePROD(L)//乘積結(jié)果送入乘積寄存器MulTran=MulResult(H);//SetvariableMulTranwithHIGHpartof32bitvariableMulResultBallActPos(H)=MulTran;//SetHIGHpartofvariableBallActPoswithvalue/16bitvariableMulTranMulTran=MulResult(L);//SetvariableMulTranwithLOWpartof32bitvariableMulResultBallActPos(L)=MulTran;//SetLOWpartofvariableBallActPoswithvalue/16bitvariableMulTran//48位的乘積結(jié)果轉(zhuǎn)化成32位fixed實(shí)數(shù)型BallPosErrNew=BallActPos;//Set32bitvariableBallPosErrNewwithvalue/32bitvariableBallActPosBallPosErrNew-=BallRefPos;//SubstractfromvariableBallPosErrNewthevalue/variableBallRefPos//計(jì)算位置誤差BallPosErrDot=BallPosErrNew;//Set32bitvariableBallPosErrDotwithvalue/32bitvariableBallPosErrNewBallPosErrDot-=BallPosErrOld;//SubstractfromvariableBallPosErrDotthevalue/variableBallPosErrOldBallPosErrOld=BallPosErrNew;//Set32bitvariableBallPosErrOldwithvalue/32bitvariableBallPosErrNew//計(jì)算位置誤差微分BallPosErrDot*20<<0;//SetPregisterwiththeproductofvariableBallPosErrDotwithvalue/variable20LEFTshiftedwith0bits.//采樣周期位50ms,轉(zhuǎn)化單位mm/采樣周期到mm/sMulResult=PROD;//Set32bitvariableMulResultwithvalue/32bitvariablePRODMulTran=MulResult(H);//SetvariableMulTranwithHIGHpartof32bitvariableMulResultBallPosErrDot(H)=MulTran;//SetHIGHpartofvariableBallPosErrDotwithvalue/16bitvariableMulTranMulTran=MulResult(L);//SetvariableMulTranwithLOWpartof32bitvariableMulResultBallPosErrDot(L)=MulTran;//SetLOWpartofvariableBallPosErrDotwithvalue/16bitvariableMulTran//48位的乘積結(jié)果轉(zhuǎn)化成32位fixed實(shí)數(shù)型PD_PID_Select=BallPosErrDot;//Set32bitvariablePD_PID_Selectwithvalue/32bitvariableBallPosErrDot//根據(jù)誤差微分選擇PID控制策略GOTOBallPosErrDot_GT_0,PD_PID_Select,GT;//GOTOBallPosErrDot_GT_0ifPD_PID_Select>0PD_PID_Select+=50;//AddtovariablePD_PID_Selectthevalue/variable50GOTOPD_control,PD_PID_Select,LT;//GOTOPD_controlifPD_PID_Select<0GOTOCheckPosErr;BallPosErrDot_GT_0:PD_PID_Select-=50;//SubstractfromvariablePD_PID_Selectthevalue/variable50GOTOPD_Control,PD_PID_Select,GT;//GOTOPD_ControlifPD_PID_Select>0GOTOCheckPosErr;//當(dāng)速度小于50mm/s時(shí)采用PID控制策略CheckPosErr:PD_PID_Select=BallPosErrNew;//Set32bitvariablePD_PID_Selectwithvalue/32bitvariableBallPosErrNewGOTOBallPosErr_GT_0,PD_PID_Select,GT;//GOTOBallPosErr_GT_0ifPD_PID_Select>0PD_PID_Select+=50;//AddtovariablePD_PID_Selectthevalue/variable50GOTOPD_control,PD_PID_Select,LT;//GOTOPD_controlifPD_PID_Select<0BallPosErrIntegral+=BallPosErrNew;//AddtovariableBallPosErrIntegralthevalue/variableBallPosErrNewGOTOPID_control;BallPosErr_GT_0:PD_PID_Select-=50;//SubstractfromvariablePD_PID_Selectthevalue/variable50GOTOPD_Control,PD_PID_Select,GT;//GOTOPD_ControlifPD_PID_Select>0BallPosErrIntegral+=BallPosErrNew;//AddtovariableBallPosErrIntegralthevalue/variableBallPosErrNewGOTOPID_Control;//當(dāng)位置誤差小于50mm時(shí)采用PID控制策略,注,只有同時(shí)滿(mǎn)足上面兩個(gè)條件才采用PID控制,否則采用PD控制PD_control:BallPosErrIntegral=0;//Set32bitvariableBallPosErrIntegralwithvalue/32bitvariable0//積分清零PID_control://比例控制作用BallPosErrNew*Kp<<0;//SetPregisterwiththeproductofvariableBallPosErrNewwithvalue/variableKpLEFTshiftedwith0bits.MulResult=PROD;//Set32bitvariableMulResultwithvalue/32bitvariablePRODMulTran=MulResult(H);//SetvariableMulTranwithHIGHpartof32bitvariableMulResultPIDMotorPos(H)=MulTran;//SetHIGHpartofvariablePIDMotorPoswithvalue/16bitvariableMulTranMulTran=MulResult(L);//SetvariableMulTranwithLOWpartof32bitvariableMulResultPIDMotorPos(L)=MulTran;//SetLOWpartofvariablePIDMotorPoswithvalue/16bitvariableMulTran//積分控制作用BallPosErrIntegral>>=6;//ShiftRIGHTvariableBallPosErrIntegralby6bits.BallPosErrIntegral*Ki<<0;//SetPregisterwiththeproductofvariableBallPosErrIntegralwithvalue/variableKiLEFTshiftedwith0bits.MulResult=PROD;//Set32bitvariableMulResultwithvalue/32bitvariablePRODMulTran=MulResult(H);//SetvariableMulTranwithHIGHpartof32bitvariableMulResultPIDMotorPos(H)+=MulTran;//AddtovariablePIDMotorPos(H)thevalue/variableMulTranMulTran=MulResult(L);//SetvariableMulTranwithLOWpartof32bitvariableMulResultPIDMotorPos(L)+=MulTran;//AddtovariablePIDMotorPos(L)thevalue/variableMulTranBallPosErrIntegral<<=6;//ShiftLEFTvariableBallPosErrIntegralby6bits.//微分控制作用BallPosErrDot*Kd<<0;//SetPregisterwiththeproductofvariableBallPosErrDotwithvalue/variableKdLEFTshiftedwith0bits.MulResult=PROD;//Set32bitvariableMulResultwithvalue/32bitvariablePRODMulTran=MulResult(H);//SetvariableMulTranwithHIGHpartof32bitvariableMulResultPIDMotorPos(H)+=MulTran;//AddtovariablePIDMotorPos(H)thevalue/variableMulTranMulTran=MulResult(L);//SetvariableMulTranwithLOWpartof32bitvariableMulResultPIDMotorPos(L)+=MulTran;//AddtovariablePIDMotorPos(L)thevalue/variableMulTran//給定電機(jī)目標(biāo)位置及運(yùn)動(dòng)模式MotorTPos=PIDMotorPos(H);//SetvariableMotorTPoswithHIGHpartof32bitvariablePIDMotorPosCPOS=MotorTPos<<0;//Set32bitvariableCPOSwith16bitvalueofvariableMotorTPosleftshiftedwith0bitsCACC=1.27324;//Accelerationcommandforpositionprofile//給定電機(jī)運(yùn)動(dòng)加速度CSPD=8.00000;//Speedcommandforpositionprofile//給定電機(jī)運(yùn)行速度CPA;//PositioncommandisAbsoluteMODEPP3;//SetPositionProfileMode3TUM1;//SetTargetUpdateMode1UPD;//Updateimmediate//設(shè)定時(shí)針為10個(gè)DSP周期即:10*5ms=50ms!RT10;//SeteventifRelativeTime>=10WAIT!;//WAITuntileventoccursGOTOloop;//主循環(huán)結(jié)束__ 常見(jiàn)故障及解決辦法：IPM智能伺服驅(qū)動(dòng)器和計(jì)算機(jī)通訊不正常，顯示Boardnotfound！請(qǐng)參見(jiàn)IPM100SK用戶(hù)手冊(cè)中通訊錯(cuò)誤解決辦法！電機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，請(qǐng)確認(rèn)電機(jī)