最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统和实现分析方案.docx

最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统和实现分析方案.docx

《最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统和实现分析方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统和实现分析方案.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统和实现分析方案

最小拍控制系统及

直流电机闭环调速控制系统设计和实现

实验报告

班级：

xx

姓名：

xx

学号：

xx

时间：

第16周周日9-12节

指导老师：

xx老师

最小拍控制系统

一．实验目的

1.掌握最小拍有纹波控制系统的设计方法。

2.掌握最小拍无纹波控制系统的设计方法。

二．实验设备

PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块

三．实验原理

典型的最小拍控制系统如图4.1-1所示，其中D（Z>为数字调节器，G（Z>为包括零阶保持

器在内的广义对象的Z传递函数，Φ（Z>为闭环Z传递函数，C（Z>为输出信号的Z传递函数，R（Z>为输入信号的Z传递函数。

1．最小拍有纹波系统设计。

图4.1-2是一个典型的最小拍控制系统。

针对阶跃输入，其有纹波系统控制算法可设计为：

2．最小拍无纹波系统设计。

有纹波系统虽然在采样点上的误差为零，但不能保证采样点之间的误差值也为零，因此存在纹波现象。

无纹波系统设计只要使U（Z>是Z-1的有限多项式，则可以保证系统输出无纹波。

即：

式中Pi、Zi――分别是G（Z>的极点和零点。

为了使U（Z>为有限多项式，只要Φ（Z>的零点包含G（Z>的全部零点即可，这也是最小拍无纹波设计和有纹波设计的唯一不同点。

如图4.1-2所示，针对单位斜波输入，无纹波系统控制算法可设计为：

3．实验接线图。

图4.1-2所示的方框图，其硬件电路原理及接线图可设计如下，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，对象需用户在运放单元搭接。

上图中，控制计算机的“OUT1”表示386EX内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX内部主片8259的7号中断，用作采样中断，“DIN0”表示386EX的I/O管脚P1.0，在这里作为输入管脚用来检测信号是否同步。

4．数字控制的实现。

图4.1-4是数字控制器实现的参考程序流程图。

四．实验步骤

1.参考流程图4.1-4编写程序，检查无误后编译、链接。

2.按照实验线路图4.1-3接线。

检查无误后开启设备电源。

3．将模拟实验对象进行整定，具体整定方法参见附录一。

对象的输入信号选择：

当为有纹波设计时，选择方波信号。

调节电位器使方波信号的幅值为2.5V，周期为6S。

当为无纹波设计时，选择单位斜波信号，斜波幅值为6S，上升时间为6S。

4．分别将有纹波和无纹波设计方法得到的参数写入程序，分别装载并运行程序，用示波器观察对象的测量点“C”和数模转换单元的“OUT1”端，并记录波形进行分析。

注意：

实验中有纹波是针对阶跃输入设计，而无纹波是针对斜波输入信号设计，所以实验时要注意正确的选择信号源。

五．实验结果

最小拍控制系统的设计方法是简便的，结构也是简单的，设计结果可以得到解读解，便于计算机实现。

但是最小拍设计存在如下一些问题：

（1）最小拍控制系统对输入形式的适应性差，当系统的输入形式改变，尤其是存在随机扰动时，系统的性能变坏。

（2）最小拍控制系统对参数的变化很敏感，在实验过程中，随着外部条件的变化，对象参数的变化是不可避免的，以及计算机在计算过程中产生的误差，从而使得实际输出可能偏离期望值。

六．心得

通过本次实验，实验中最大的难题是在调试出的方波后如何得到理想的实验结果，经过改善程序给定的参数，最终达到该效果，初步了解最小拍控制系统，掌握了最小拍控制系统原理。

直流电机闭环调速控制系统设计和实现

一．实验目的

1．了解闭环调速控制系统的构成。

2．熟悉PID控制规律，并且用算法实现。

二．实验设备

PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块。

三．实验原理

这是一个典型的直流电机调速实验的系统方框图：

根据上述系统方框图，硬件线路图可设计如下，图中画“○”的线需用户自行接好。

上图中，控制机算机的“DOUT0”表示386EX的I/O管脚P1.4，输出PWM脉冲经驱动后控制直流电机，“IRQ7”表示386EX内部主片8259的7号中断，用作测速中断。

实验中，用系统的数字量输出端口“DOUT0”来模拟产生PMW脉宽调制信号，构成系统的控制量，经驱动电路驱动后控制电机运转。

霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。

在参数给定情况下，经PID运算，电机可在控制量作用下，按给定转速闭环运转。

系统定时器定时1ms，作为系统采样基准时钟；测速中断用于测量电机转速。

直流电机闭环调速控制系统实验的参考程序流程图如下：

四．实验步骤

1．参照图6.1-3的流程图，编写实验程序，编译、链接。

2．按图6.1-2接线，检查无误后开启设备电源，将编译链接好的程序装载到控制机中。

3．打开专用图形界面，运行程序，观察电机转速，分析其响应特性。

4.注意：

在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0的状态应保持上次的状态。

当DOUT0为1时，直流电机将停止转动；当DOUT0为0时，直流电机将全速转动，如果长时间让直流电机全速转动，可能会导致电机单元出现故障，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0的排线拔掉或按系统复位键。

五．实验结果

6．心得

该实验前期比较好做，但是怎么达到调速控制是一个难点。

初步了解直流电机闭环调速控制系统，熟悉了PID控制规律，并且用算法实现。

在实验过程中，我遇到了很多麻烦，经过反复调试才成功。