电机速度单闭环
单闭环直流调速系统
单闭环直流调速系统是一种常见的控制系统，用于控制直流电机的转速。
以下是单闭环直流调速系统的基本组成和工作原理：
基本组成：
1. 直流电机：负责将电能转换为机械能。
2. 编码器或传感器：用于测量电机的实际转速。
3. 控制器：通常使用PID控制器，根据实际转速和设定转速之间的误差进行调节。
4. 功率放大器：将控制器输出的信号放大后送至电机，控制电机的转速。
工作原理：
1. 测量阶段：编码器或传感器测量电机的实际转速，并将这个信息反馈给控制器。
2. 比较阶段：控制器将实际转速与设定的目标转速进行比较，计算出误差值。
3. 控制阶段：根据误差值，控制器通过PID算法计算出控制信号，控制电机的转速。
4. 执行阶段：功率放大器根据控制信号控制电机的转速，使实际转速逐渐接近设定转速。
调速过程：
-如果实际转速低于设定转速，控制器会增加电机的供电，使电机加速。
-如果实际转速高于设定转速，控制器会减小电机的供电，使电机减速。
-控制器通过不断地调整电机的供电，使得实际转速稳定在设定的目标转速附近。
通过单闭环直流调速系统，可以实现对直流电机转速的精确控制，广泛应用于工业生产中的传动系统、自动化设备等领域。
单闭环直流调速电路
单闭环直流调速电路
单闭环直流调速电路是一种用于调整电机转速的电路。
它的基本原理是通过改变电机的电压或电流来调整电机的转速。
该电路由两个闭环组成：电压反馈环和转速反馈环。
在电压反馈环中，电路通过测量电机的输出电压来调整电机的电压。
当输出电压高于设定值时，电路会降低电机的电压，使输出电压回到设定值。
当输出电压低于设定值时，电路会增加电机的电压，使输出电压回到设定值。
这样就可以实现对电机输出电压的精确控制。
在转速反馈环中，电路通过测量电机的转速来调整电机的电压或电流。
当转速低于设定值时，电路会增加电机的电压或电流，以提高电机的转速。
当转速高于设定值时，电路会降低电机的电压或电流，以降低电机的转速。
这样就可以实现对电机转速的精确控制。
单闭环直流调速电路可以应用于许多场合，如工业生产、交通运输等领域。
它可以提高电机的效率和运行稳定性，同时降低电机噪声和损耗，从而提高设备的运行效率和寿命。
电机控制系统中的电机速度闭环控制
电机控制系统中的电机速度闭环控制电机速度闭环控制在电机控制系统中扮演着至关重要的角色，它通过监测电机转速，并根据设定值来调节电机的转速，以确保电机在运行过程中能够按照预定的速度稳定运转。
本文将介绍电机速度闭环控制的原理、方法及应用。
一、电机速度闭环控制的原理电机速度闭环控制是一种通过反馈控制来调节电机转速的方法。
其基本原理是通过传感器实时监测电机的转速，将监测到的实际转速信号与设定值进行比较，然后根据比较结果来控制电机的驱动器，使得电机的转速能够稳定在设定值附近。
闭环控制系统还需要一个控制器来实现对电机的控制，通常使用PID控制器来调节电机的输出。
二、电机速度闭环控制的方法1. 传感器选择：在电机控制系统中，通常使用编码器或霍尔传感器来监测电机的转速。
编码器具有高精度和高分辨率，适用于对电机转速要求较高的场合，而霍尔传感器则比较简单、成本低廉，适用于一般性能要求的应用。
2. PID参数调节：PID控制器是电机速度闭环控制中常用的控制算法，通过调节PID参数来实现对电机的精确控制。
其中，P（比例）、I（积分）和D（微分）分别代表了控制器的比例项、积分项和微分项，不同的应用场景需要调节不同的PID参数以获得最佳的控制效果。
3. 反馈回路设计：在电机速度闭环控制系统中，反馈回路至关重要。
合理设计反馈回路可以有效地提高系统的稳定性和鲁棒性，确保系统能够在各种干扰条件下正常运行。
三、电机速度闭环控制的应用电机速度闭环控制广泛应用于各种需要精密控制电机转速的场合，如工业生产线、机械加工、自动化设备等领域。
通过电机速度闭环控制，可以实现对电机精确的调速和调节，提高生产效率，减小能耗，降低设备损耗，同时也可以提高产品质量和生产稳定性。
四、结语电机速度闭环控制作为电机控制系统中的重要组成部分，在现代工业自动化领域中发挥着重要作用。
本文简要介绍了电机速度闭环控制的原理、方法和应用，希望能对读者对电机控制系统有所启发和帮助。
单闭环直流调速系统实验报告
单闭环直流调速系统实验报告单闭环直流调速系统实验报告一、引言直流调速系统是现代工业中常用的一种电机调速方式。
本实验旨在通过搭建单闭环直流调速系统，探究其调速性能以及对电机转速的控制效果。
二、实验原理单闭环直流调速系统由电机、编码器、电流传感器、控制器和功率电路等组成。
电机通过功率电路接受控制器的指令，实现转速调节。
编码器用于测量电机转速，电流传感器用于测量电机电流。
三、实验步骤1. 搭建实验电路：将电机、编码器、电流传感器、控制器和功率电路按照实验原理连接起来。
2. 调试电机：通过控制器设置电机的运行参数，如额定转速、最大转矩等。
3. 运行实验：根据实验要求，设置不同的转速指令，观察电机的响应情况。
4. 记录实验数据：记录电机的转速、电流等数据，并绘制相应的曲线图。
5. 分析实验结果：根据实验数据，分析电机的调速性能和控制效果。
四、实验结果分析1. 转速响应特性：通过设置不同的转速指令，观察电机的转速响应情况。
实验结果显示，电机的转速随着指令的变化而变化，且响应速度较快。
2. 稳态误差分析：通过观察实验数据，计算电机在不同转速下的稳态误差。
实验结果显示，电机的稳态误差较小，说明了系统的控制效果较好。
3. 转速控制精度：通过观察实验数据，计算电机在不同转速下的控制精度。
实验结果显示，电机的转速控制精度较高，且随着转速的增加而提高。
五、实验总结本实验通过搭建单闭环直流调速系统，探究了其调速性能和对电机转速的控制效果。
实验结果表明，该系统具有较好的转速响应特性、稳态误差较小和较高的转速控制精度。
然而，实验中也发现了一些问题，如系统的抗干扰能力较弱等。
因此，在实际应用中，还需要进一步优化和改进。
六、展望基于本实验的结果和问题，未来可以进一步研究和改进单闭环直流调速系统。
例如，可以提高系统的抗干扰能力，提升转速控制的稳定性和精度。
同时，还可以探索其他调速方式，如双闭环调速系统等，以满足不同的工业应用需求。
直流调速系统单闭环
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
结论： 1. 单闭环有静差晶闸管直流调速系统的动态稳定性
单闭环直流调速系统 -- 一般概念
对主电路微分方程右侧在相同区间积分;有：
1
2
6623EidRLddtiddt
3
式中方括号内;
第一项平均值为：E = Cen = Cen ； 第二项平均值为：IdR ； 第三项平均值为：零;
单闭环直流调速系统 -- 一般概念
因此得到： 1.17U2cosCenIdR n1.17U2cosIdR
(1K) (1K)
1K
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
闭环系统特征方程即为：
T m T T ss3 T m (T T s)s2 T m T ss 1 0 1 K 1 K 1 K
应用劳斯稳定判据可以得到系统的动态稳定条件：
KTm(TTs )Ts2 TTs
式中右侧即为系统临界放大系数 Kcr ;
nminnmin nN(1s)
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
在假设忽略各种非线性因素等条件下;系统中各环节 的稳态关系为：
➢ 电压比较器 UnUn *Un
➢ 放大器 UcKpUn
➢ 晶闸管触发整流装置 ➢ 调速系统开环机械特性
➢ 测速发电机
Ud0KsUc nUd0 IdR
Id(s)
1 R (1)
Ud0(s)E(s) Ts1
单闭环直流调速系统 -- 有静差系统
电动机轴上转矩与转速之间的关系符合电气传动系统
运动方程：
GD 2 dn
T e T L C m I d C m I dL 375 dt
GD 2 R 1 dn I d I dL 375 C m R dt
单闭环直流调速系统
单闭环直流调速系统简介单闭环直流调速系统是一种常见的电气传动系统，广泛应用于工业生产和机械控制领域。
该系统通过调节直流电机的电压和电流来实现对电机转速的精确控制。
本文将介绍单闭环直流调速系统的原理、主要组成部分以及工作原理。
原理单闭环直流调速系统的基本原理是通过调节电机的励磁电流和电压来改变电机的转速。
系统的闭环反馈控制可以实现对电机转速的精确控制。
具体的原理如下：1.转速测量：系统中通过安装转速传感器来测量电机的实时转速，并将测量值反馈给控制器。
2.错误计算：系统将设定的目标转速与实际转速进行比较，计算出误差值。
3.控制信号产生：根据误差值，系统控制器生成相应的调节信号。
4.调节信号传递：调节信号通过控制器输出，传递给电机的调速装置。
5.电机调速：电机的调速装置根据控制信号调整电机的电压和电流，从而实现对电机转速的控制。
组成部分单闭环直流调速系统主要包含以下几个组成部分：1.电机：直流电机是该系统的驱动设备，通过调整电机的电压和电流来实现转速控制。
2.电源：系统需要一个恒定的直流电源供应电机运行，并提供所需的电压和电流。
3.调速装置：调速装置是控制电机电压和电流的关键设备，通过改变输出电压和电流的大小来实现对电机转速的控制。
4.转速传感器：转速传感器用于测量电机的实际转速，并将测量值反馈给控制系统。
5.控制器：控制器是系统的核心部分，负责计算误差值并生成相应的调节信号。
6.显示器：显示器用于实时显示电机的转速和控制参数。
工作原理当系统启动时，电机会按照设定的初始转速开始运行。
转速传感器会实时测量电机的转速，并将测量值传递给控制器。
控制器根据设定的目标转速和实际转速计算出误差值。
控制器通过对误差值进行计算和处理，生成相应的调节信号。
调节信号经过控制器输出，传递给电机的调速装置。
调速装置根据调节信号调整电机的电压和电流，使电机的转速向目标转速靠近。
系统会周期性地重复上述过程，不断进行误差计算和调节信号生成，从而实现对电机转速的精确控制。
单闭环直流调速系统
调速范围 生产机械在额定负载时要求电动机提供的最高转速nmax 与最低转速nmin之比称为调速范围，用D表示。即： 静差率（表征转速的稳定程度） 调速系统在某一转速下稳定运行时，负载由理想空载增 加到规定负载时，所对应的转速降落Δn与理想转速n0 之比，用s表示。即： 两者之间的关系是：
带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统
带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统的框图
Us（S）
N（S）
-
+
K p
+
T(s),负载变化
+
电流载止
-
Ufn
Ufi
由于电流截止负反馈环节在正常工作状况下不起作用，所以系统框图上可以省去。
在如图所示的调速系统中，已知负载变化为： 求：负载变化所产生的转速降。 若此时系统的给定量为： ，此时系统的稳 态输出nN。 该系统是否能满足5%的静差率。
降低速降的实质是什么?
结论： 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。
转速单闭环调速系统结构图
0
闭环静特性
开环机械特性
0
Id1
Id3
Id2
Id4
O
A
B
C
A′
D
Ud4
Ud3
Ud2
Ud1
n
系统调节过程
闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降。
闭环系统减小速降的物理意义
章节一
例题
思路:根据
在上例中，龙门刨床要求, D = 20，s ≤5%， 已知 Ks = 30， = 0.015V·min/r， Ce = 0.2V·min/r,采用闭环系统,如何设计放大器以满足此要求？
单闭环直流调速系统的基本工作原理
单闭环直流调速系统的基本工作原理系统的基本原理是根据电机的实际转速和设定转速之间的误差，通过调节电源电压来控制电机的转速，使实际转速与设定转速保持一致。
具体工作过程可以分为以下几个阶段：
1.电源输入：将交流电源转换为直流电源供给电机。
交流电源经过整流电路，将交流电转换为直流电。
2.电流控制：通过变阻器来改变电压，调节电阻的大小，从而控制直流电机的输入电流。
当电阻增大时，电机的输入电流减小，反之亦然。
3.转速检测：通过转速传感器测量电机的实际转速，并将测量值与设定值进行比较，计算出转速的误差。
转速传感器通常是使用光电传感器或霍尔传感器等。
4.控制器：根据转速误差来调节电机输入电压。
控制器可以是模拟控制器或数字控制器，根据系统的要求来选择。
控制器通过与电机控制电路相连，从而控制电机的输出。
5.输出功率：经过调整电源电压后，电机输出的功率与实际负载相匹配。
控制电路会根据设定值和转速误差来调节电机输出的功率，使其尽可能接近设定值。
总结起来，单闭环直流调速系统的基本原理是通过将交流电源转换为直流电源，通过调节电压来控制电机的输入电流，利用转速传感器测量实际转速并与设定值比较，然后通过控制器调节电机的输入电压，使实际转速与设定转速之间的误差尽可能减小。
通过这种方式，可以实现对直流电机的调速控制，适应不同负载要求和工作条件。
单闭环调速系统的基本特征
单闭环调速系统的基本特征单闭环调速系统是指在一个反馈回路内实现对电机转速的控制。
它由调速器、执行器和传感器组成。
调速器接收来自传感器的反馈信号，根据设定值和反馈值之间的差别来调整执行器的输出，从而达到对电机转速的控制。
单闭环调速系统具有以下几个基本特征：1.反馈控制：单闭环调速系统通过获取电机转速的反馈信号，实现对电机转速的闭环控制。
反馈信号可以通过多种方式获取，如使用速度传感器来测量电机转速，或通过电流传感器来测量电机电流，再通过数学模型计算电机转速。
通过比较反馈信号与设定值之间的差别，调速器可以根据差别的大小调整执行器的输出，以使电机转速达到设定值。
2.快速响应：单闭环调速系统具有快速响应的特点。
由于通过反馈回路实现了对电机转速的控制，系统可以根据实际情况及时调整输出，以快速响应外部变化。
例如，在负载变化时，系统可以通过调整输出来保持电机转速的稳定。
3.稳态精度：单闭环调速系统可以提供高精度的转速控制。
由于系统可以根据反馈信号和设定值之间的差别进行调整，所以可以实现精确控制电机转速的能力。
通过调整执行器的输出，系统可以保持电机转速在一定范围内的稳定，从而满足不同应用的精度要求。
4.自动调节：单闭环调速系统具备自动调节功能。
系统可以通过自动调节来适应不同的负载条件或环境变化。
通过反馈信号提供的信息，调速器可以实时调整执行器的输出，以使电机转速保持在设定值附近。
这种自动调节能力使得系统能够适应不同的工作条件，提高了系统的稳定性和可靠性。
5.系统可靠性：单闭环调速系统具备较高的可靠性。
通过反馈控制，系统可以根据实际情况做出相应的调整来保持电机转速的稳定。
同时，系统还可以通过设置警戒值和故障检测机制来检测和处理可能出现的故障情况。
这种可靠性有助于提高系统的工作效率和稳定性，减少因故障引起的停机时间。
总之，单闭环调速系统具有反馈控制、快速响应、稳态精度、自动调节和系统可靠性等特点。
这些特点可以使系统实现高精度、高可靠性的电机转速控制，在实际应用中具有广泛的应用前景。
单闭环不可逆直流调速系统实验
单闭环不可逆直流调速系统实验
单闭环不可逆直流调速系统实验是一种用于直流电机控制的原型实验系统，旨在教授学生如何使用基于控制理论的方法来调节直流电机的速度并实现不同的功能要求。
该实验系统的基本结构包括直流电动机、电源、可编程随机逻辑控制器和信号调节器等几个部分，其整体系统设计具有紧密性和高效性。
主要研究内容包括如何进行直流电机的速度控制，如何获取直流电机的信息量和如何实现不同的控制算法等方面。
在进行实验之前，首先确定实验要求和目的，然后根据具体的实验内容选择不同的实验设备和工具。
在实验开始之前，需要进行一些准备工作，例如接线、开机和设置基本参数等。
在实验进行过程中，需要注意事项包括安全性、操作准确性和数据的通用性。
在实验结束之后，需要对实验数据进行处理和分析，根据实验结果进行总结和归纳，并对实验过程中的问题进行分析，并总结出实验中的经验和教训。
在单闭环不可逆直流调速系统实验中，学生们将会学习到许多重要的概念和方法，包括控制系统的基本理论、信号调节器的使用方法、可编程随机逻辑控制器的设计和实现等方面。
这些知识将使他们在现实世界中的工程问题中更加技术熟练和完善。
单闭环调速系统的基本特征
单闭环调速系统的基本特征1.反馈环节：单闭环调速系统中最重要的特征就是反馈环节，它将输出信号与输入信号进行比较，形成误差信号，用于控制系统的调整。
反馈环节通常采用传感器来测量输出信号，如速度传感器或位置传感器。
2.控制器：控制器是单闭环调速系统中的核心部分，它根据误差信号进行计算，并输出控制信号，用于调整系统的运行状态。
控制器通常采用PID控制算法，即比例-积分-微分控制算法，它能够根据误差的大小、变化率和积分效果来调整输出信号，使系统达到稳定状态。
3.执行器：执行器是根据控制信号来执行相应动作的装置，常用的执行器包括电机驱动器、阀门、液压装置等。
执行器根据控制信号的大小和方向来调整系统的输出，从而使转速达到设定值。
4.运行状态：单闭环调速系统的运行状态由控制器和执行器共同决定，控制器不断根据反馈信号进行调整，以使输出信号达到设定值。
如果系统达到了设定值并且保持稳定，那么调速系统就处于正常运行状态。
如果输出信号与设定值存在误差，则需要进一步调整控制器的参数，以使系统恢复稳定。
5.响应速度：单闭环调速系统的响应速度是指系统从初始状态到达稳定状态所需要的时间。
响应速度通常由控制器的参数和执行器的特性决定，参数调整得当可以使系统快速响应，缩短调整时间。
6.稳定性：单闭环调速系统的稳定性是指系统在各种工作条件下能够保持输出信号的稳定性。
稳定性通常由控制器的参数调整和执行器的特性决定，合理的控制参数和执行器的响应特性可以使系统稳定运行。
7.鲁棒性：单闭环调速系统的鲁棒性是指系统对于模型误差、参数变化和干扰的容忍程度。
鲁棒性的提高可以使系统对外部环境变化的适应性更强，减小系统的失效风险。
总结起来，单闭环调速系统的基本特征包括反馈环节、控制器、执行器、运行状态、响应速度、稳定性和鲁棒性等。
这些特征决定了调速系统的性能和可靠性，为实现精确控制和稳定运行提供了基础。
单闭环直流电机速度控制系统研究报告
一.实验原理直流电机在应用中有多种控制方式，在直流电机的调速控制系统中，主要采用电枢电压控制电机的转速与方向。
功率放大器是电机调速系统中的重要部件，它的性能及价格对系统都有重要的影响。
过去的功率放大器是采用磁放大器、交磁放大机或可控硅<晶闸管）。
现在基本上采用晶体管功率放大器。
PWM功率放大器与线性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流电机的静摩擦等优点。
PWM调制与晶体管功率放大器的工作原理：1．PWM的工作原理图1-1PWM的控制电路上图所示为SG3525为核心的控制电路，SG3525是美国Silicon General公司生产的专用。
PWM控制集成芯片，其内部电路结构及各引脚如图1-2所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。
调节Ur的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相互错开180度、占空比可调的矩形波<即PWM信号）。
它适用于各开关电源、斩波器的控制。
2.功放电路直流电机PWM输出的信号一般比较小，不能直接去驱动直流电机，它必须经过功放后再接到直流电机的两端。
该实验装置中采用直流15V的直流电压功放电路驱动。
3.反馈接口在直流电机控制系统中，在直流电机的轴上贴有一块小磁钢，电机转动带动磁钢转动。
磁钢的下面中有一个霍尔元件，当磁钢转到时霍尔元件感应输出。
4．直流电机控制系统如图1-3所示，由霍耳传感器将电机的速度转换成电信号，经数据采集卡变换成数字量后送到计算机与给定值比较，所得的差值按照一定的规律<通常为PID）运算，然后经数据采集卡输出控制量，供执行器来控制电机的转速和方向。
图1-2 SG3525内部结构图1-3 直流电机控制系统5.PID原理过程控制的基本概念过程控制――对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。
1.模拟控制系统图1-4 基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。
晶闸管-直流电动机单闭环调速系统
1.直流调速系统的动态指标对于一个调速系统，电动机要不断地处于启动、制动、反转、调速以及突然加减负载的过渡过程，此时，必须研究相关电机运行的动态指标，如稳定性、快速性、动态误差等。
这对于提高产品质量和劳动生产率，保证系统安全运行是很有意义的。
（1）跟随指标：系统对给定信号的动态响应性能，称为“跟随”性能，一般用最大超调量σ，超调时间t和震荡次数N三个指标来衡量，图s2.1是突加给定作用下的动态响应曲线。
最大超调量反映了系统的动态精度，超调量越小，则说明系统的过渡过程进行得平稳。
不同的调速系统对最大超调量的要求也不同。
一般调速系统σ可允许10%~35%；轧钢机中的初轧机要求小于10%，连轧机则要求小于2%~5%，；而在张力控制的卷曲机反映了系统的快速性。
系统（造纸机），则不允许有超调量。
调整时间ts为0.2s~0.5s，造纸机为0.3s。
振荡次数也反映了系统的例如，连轧机ts稳定性。
例如，磨床等普通机床允许震荡3次，龙门刨及轧机则允许振荡1次，而造纸机不允许有振荡。
图2.1突加给定作用下的动态响应曲线（2）抗扰指标：对扰动量作用时的动态响应性能，称为“抗扰”性能。
一般用最大动态速降Δnmax ，恢复时间tf和振荡次数N三个指标来衡量。
用图2.2是突加负载时的动态响应曲线。
最大动态速降反映了系统抗扰动能力和系统的稳定性。
由于最大动态速降及扰动量的大小是有关的，因此必须同时注明扰动量的大小。
恢复时间反映了系统的抗扰动能力和快速性。
振荡次数N同样代表系统的稳定性及抗扰动能力图2.2突加负载时的动态响应曲线2.晶闸管电动机直流调速系统存在的问题图2.3 V-M系统的运行范围晶闸管整流器也有它的缺点。
首先，由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。
由半控整流电路构成的V-M 系统只允许单象限运行（图2.3a），全控整流电路可以实现有源逆变，允许电动机工作在反转制动状态，因而能获得二象限运行（图2.3b）。
电机速度闭环控制原理
电机速度闭环控制原理电机速度闭环控制是控制电机转速的一种重要方法，通过检测电机输出的实际速度并与期望速度进行比较，不断调整控制信号，使电机能够稳定运行在期望速度上。
在工业生产中，电机速度闭环控制被广泛应用于各种场合，如机械制造、风电、自动化生产线等。
一、电机速度闭环控制系统结构电机速度闭环控制系统一般由传感器、比例积分微分控制器（PID 控制器）、功率放大器和电机本身组成。
传感器用于检测电机的实际速度，将检测到的信号反馈给PID控制器；PID控制器根据实际速度和期望速度之间的差异计算出控制信号，并输出给功率放大器；功率放大器将控制信号放大后送给电机，控制电机转速。
二、 1. 检测实际速度：传感器通过测量电机转子或输出轴的运动状态，获得电机的实际速度信号。
2. 设定期望速度：系统设定一个期望速度值，作为电机应该达到的目标速度。
3. 比较实际速度和期望速度：将实际速度信号与期望速度值进行比较，得到误差信号。
4. PID控制器计算控制信号：PID控制器根据误差信号计算得到比例、积分、微分三个部分的控制信号，通过调整这三个部分的权重系数，控制电机速度的稳定性和动态响应。
5. 输出控制信号：PID控制器输出的控制信号经过功率放大器放大后送给电机，控制电机的转速。
6. 调整电机速度：电机根据接收到的控制信号，调整转子位置或输出轴转速，使实际速度逐渐接近期望速度。
三、电机速度闭环控制应用电机速度闭环控制在工业生产中有着广泛的应用，可以提高生产效率，保证产品质量。
在自动化生产线上，通过电机速度闭环控制，可以实现对生产过程的精确控制，提高生产效率；在风电场景中，电机速度闭环控制可以保证风力发电机在各种气象条件下稳定输出电能，提高风力发电的可靠性和效率。
综上所述，电机速度闭环控制原理是一种重要的控制方法，通过传感器检测电机实际速度，PID控制器计算控制信号，调整电机转速，实现稳定运行在期望速度上。
在工业生产中有着广泛的应用前景，能够提高生产效率，保证产品质量，推动工业自动化进程的发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2.3
该方案选用1602显示屏显示电机转速。1602为字符型液晶5V电源输入，能同时显示16*02即32个字符（16列2行）。V0脚输入电压可调整显示器对比度，接电源时最弱，接地最强。
解决：进行积分分离。在误差较大时只采用比例环节防止超调量过大，当误差较小时加入积分环节减小稳态误差。
效果：超调量明显减小，速度稳态波动也减小。
5
本次的课程设计主要设计一个单闭环直流电机调压调速控制电机转速，根据设计要求，主要涉及了电路、模拟电路、数字电路、自动控制原理、电力电子、电机与拖动以及单片机技术的知识，给了我们一个很好的机会对其进行复习。将理论知识用于实践加深了我们对其的了解，同时也了解到实际制作中存在的许多问题，对电机等元器件的应用也不再是纯粹的纸上谈兵。本次课程设计有效的锻炼了我们的动手能力，发现问题与解决问题的能力。
{
uchar j;
for(;i>0;i--)
{for(j=0;j<29;j++);
} }
void Inittimer()//中断开启
{
TMOD=TMODZHI;
TH0=TH0ZHI;
TL0=TL0ZHI;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
TH1=TH1ZHI;
TL1=TL1ZHI;
TR1=1;
ET1=1;
该方案选用光电编码器进行转速的检测。编码器由光电门、码盘及比较器组成。内含整形电路，输出是方波，直连单片机IO。编码器供电电压为5V，输出AB相两路正交（相位相差90°）脉冲信号。分辨率334，意味着电机每旋转一周输出334个周期脉冲。如果把每一路脉冲的上沿和下沿都利用起来，相当于四倍频，分辨率可以达到34×4=1336。
本方案使用了STC89C52的一个定时器，一个计数器及20个I/O口。在单片机的P2.4-P2.7口分别接上按键用于控制电机的正转启动、反转启动、停止、加速及减速。
3
3.1
3.2
3.2.1
定时器0定时100us，本应放置底数0x9c，但由于中断中子程序过长导致每次中断有一定延长及时误差较大，故将底数改大计时时间变短抵消在中断消耗的时间。
{delay(10);
uint n=0,time=0;
uint temp=0;
//输出口
sbit out1=P0^0;
sbit out2=P0^1;
sbit ena=P0^2;
sbit cw=P2^7;
sbit rev=P2^6;
sbit stop=P2^5;
sbit up=P2^4;
sbit down=P2^3;
//中断
n=10;
else
n=uk;
e2=e1;
}
void Timer0(void) interrupt 1//100us一次中断产生pwm100Hz
{
time++;
if(time<n)//高电平
ena=1;
else if(time<100&&time>=n)
ena=0;//低电平
else
{time=0;//100次中断100us
lcdnumber[2]=change((c%100)/10);
lcdnumber[3]=change(c%10);
}
void number1()
{
table[0]=change(d/1000);
table[1]=change((d%1000)/100);
table[2]=change((d%100)/10);
}
void PID_control()//PID控制
{
e1=speedset-speeddet;//误差
if(e1>5)
duk=KP*(e1-e2);//PID比例公式
else
duk=KP*(e1-e2)+KI*e1;//比例积分
uk=uk+duk;
if(uk>44)//高限
n=44;
else if(uk<=10)//低限
原因：定时器时间太短而在中断程序中耗费时间过长。
解决方法：增长定时时间，将设定频率降低到100Hz。
效果：在误差允许范围内生成了100Hz频率的PWM波
问题二：驱动模块输出电压与预期相差很大。12V电供电输出电压最高只有6.9V。
原因：驱动模块控制端与电源供给端没有共地。
解决方法：将单片机与驱动模块电源供给端共地。
附录
程序代码
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//LCD显示
uchar idata table[]="0000 ";//设定值
uchar idata lcdnumber[]="0000 ";//实际速度
3.2.2
PWM产生子程序中包含了转速读取程序，产生PWM与Ｔ法测速用同一个定时器计时，都是10ms为一个周期。
3.2.3PID
本程序利用了PID的增量式进行控制，对PID进行了积分分离。在误差波动较大的情况下只采用比例环节减小超调量。在误差较小时加入积分环节减小稳态误差。
3.2.4
3.2.5
显示模块使人们能直观的看到速度的变化。它使后期查找问题和调试的难度降低，调试成本下降，在没有示波器的情况下也可以bit rw=P3^6;
sbit en=P3^7;
//PID系数
uchar KP=9,KI=1,KD=0;
uchar e1=0,e2=0,e3=0,uk=0,duk=0;
uchar speedset=-57.0/13.0,speeddet=0;
//PWM参数
uint pwm;
解决：引入标幺值，由转速与PWM占空比的关系图可以计算出D=3.7，Ks=79.4，设实际速度为c则令标幺值speeddet=c/79.4-2.6。
效果：PID参数调节明显有效，比例积分系数数量级回归常用数量级。
问题二：系统超调量过大。
原因：由于积分环节的存在，在转速从0上升到设定值的时间里有很大的累积量的产生造成了过大的超调量。
table[3]=change(d%10);
}
void lcd_wcom(uchar com)//写命令
{
rs=0;
rw=0;
P1=com;
delay(5);
en=1;
en=0;
}
void lcd_wdat(uchar dat)
{ rs=1;
rw=0;
P1=dat;
delay(5);
en=1;
en=0;
uint TMODZHI=0x52;
uint TH0ZHI=0xb3; //100us
uint TL0ZHI=0xb3;
uint TH1ZHI=0x00;
uint TL1ZHI=0x00;
//反馈
uint tamp=0;
float a=0,b=0;
uint c=0,d=0;
void delay(uchar i)
4
4.1
4.1.1
电机转速与驱动模块使能端输入PWM占空比关系图
由上图可得电机的转速范围在1000r/min到3900r/min之间。而在占空比为10%-44%之间转速变化幅度较大，故将其作为有效调速范围。
4.1.2
问题一：实验测得PWM的周期与设定周期不相符相差较大。设定1KHz的PWM波实际测得频率只有600Hz。
{
switch(a)
{
case 0:a='0'; break;
case 1:a='1'; break;
case 2:a='2'; break;
case 3:a='3'; break;
case 4:a='4'; break;
case 5:a='5'; break;
case 6:a='6'; break;
a=TH1*256;
b=TL1;//计数
c=6000*(a+b)/334.0; //1分钟内转的圈数
speeddet=c*17.0/1350.0-57.0/13.0;
TH1=0x00;
TL1=0x00;
PID_control();
}}
//十进制数转化为字符串
uchar change(uchar a)
2
2.1
硬件电路连接需注意各个模块之间的共地、编码器线引脚连接及计数器的外部引脚是否接错等问题。
2.2
2.2.1
本系统用L298N作为电机驱动模块。L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。
case 7:a='7'; break;