电机驱动及PID算法

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PID控制PWM调节直流电机速度(12v)

PID算法介绍：本次设计主要研究的是PID控制技术在运动控制领域中的应用，纵所周知运动控制系统最主要的控制对象是电机，在不同的生产过程中，电机的运行状态要满足生产要求，其中电机速度的控制在占有至关重要的作用，因此本次设计主要是利用PID 控制技术对直流电机转速的控制。

其设计思路为：以AT89S51单片机为控制核心，产生占空比受PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。

同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，构成转速闭环控制系统，达到转速无静差调节的目的。

在系统中采128×64LCD显示器作为显示部件，通过4×4键盘设置P、I、D、V四个参数和正反转控制，启动后通过显示部件了解电机当前的转速和运行时间。

因此该系统在硬件方面包括：电源模块、电机驱动模块、控制模块、速度检测模块、人机交互模块。

软件部分采用C语言进行程序设计，其优点为：可移植性强、算法容易实现、修改及调试方便、易读等。

本次设计系统的主要特点：（1）优化的软件算法，智能化的自动控制，误差补偿；（2）使用光电传感器将电机转速转换为脉冲频率，比较精确的反映出电机的转速，从而与设定值进行比较产生偏差，实现比例、积分、微分的控制，达到转速无静差调节的目的；（3）使用光电耦合器将主电路和控制电路利用光隔开，使系统更加安全可靠；（4）128×64LCD显示模块提供一个人机对话界面，并实时显示电机运行速度和运行时间；（5）利用Proteus软件进行系统整体仿真，从而进一步验证电路和程序的正确性，避免不必要的损失；（6）采用数字PID算法，利用软件实现控制，具有更改灵活，节约硬件等优点；（7）系统性能指标：超调量≤8％；调节时间≤4s；转速误差≤±1r/min。

1PID算法及PWM控制技术简介1.1PID算法控制算法是微机化控制系统的一个重要组成部分，整个系统的控制功能主要由控制算法来实现。

用PID调节优化电机驱动系统的效率和精度

用PID调节优化电机驱动系统的效率和精度PID调节是一种常用的控制策略，可用于优化电机驱动系统的效率和精度。

本文将介绍PID调节的原理和应用，并探讨其在电机驱动系统中的具体应用案例。

一、PID调节的原理PID调节是一种基于反馈控制的方法，通过不断调整输出信号，使系统的实际输出与期望输出之间达到最优的差距。

PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。

1. 比例（Proportional）部分：根据误差的大小决定输出信号的变化幅度。

比例控制主要用于快速响应系统变化，并减小稳态误差。

2. 积分（Integral）部分：根据误差的累积值决定输出信号的变化幅度。

积分控制主要用于消除系统的静态误差。

3. 微分（Derivative）部分：通过计算误差变化率来调整输出信号的变化速度。

微分控制主要用于抑制系统的震荡和提高系统的稳定性。

通过合理地调节PID控制器的参数，可以使系统达到期望的效果，并提高系统的响应速度、稳定性和精度。

二、PID调节在电机驱动系统中的应用电机驱动系统是一种常见的控制系统，PID调节在其中被广泛应用。

下面将以直流电机驱动系统为例，介绍PID调节在电机驱动中的应用。

1. 速度控制直流电机的转速控制是电机驱动系统的重要任务之一。

PID调节可用于实时调整电机的驱动信号，使电机达到期望的转速。

控制器根据电机实际转速与期望转速之间的差异，不断调整输出信号，实现电机转速的精确控制。

2. 位置控制除了速度控制，PID调节还可用于电机的位置控制。

通过控制电机的驱动信号，使电机在给定的位置上停止或定位到指定位置。

控制器根据电机实际位置与期望位置之间的差异，调整输出信号，实现电机位置的精确控制。

3. 力矩控制在某些应用中，需要通过控制电机的力矩来实现特定的任务。

PID 调节可用于调整电机的驱动信号，使电机输出期望的力矩。

控制器根据电机实际输出力矩与期望输出力矩之间的差异，调整输出信号，实现电机力矩的精确控制。

电机转速pi调节公式

电机转速pi调节公式电机转速PI调节公式一、引言电机转速调节是工业控制领域中常见且重要的问题之一。

在许多应用中，精确控制电机的转速对于保证系统的稳定性和性能至关重要。

本文将介绍一种常用的电机转速PI调节公式，旨在提供一种有效的方法来实现电机转速的精确控制。

二、电机转速PI调节公式电机转速PI调节公式通常由两个部分组成：比例控制和积分控制。

比例控制用于根据转速误差的大小调整输出信号的幅度，而积分控制则用于根据转速误差的持续时间调整输出信号的持续时间。

1. 比例控制比例控制的目标是根据转速误差的大小来调整输出信号的幅度，以使转速误差逐渐减小。

比例控制公式如下：输出信号 = Kp × 转速误差其中，Kp为比例系数，用于确定输出信号的幅度大小。

较大的Kp 值将导致较大的输出信号，从而更快地减小转速误差，但也可能引发系统的不稳定性。

2. 积分控制积分控制的目标是根据转速误差的持续时间来调整输出信号的持续时间，以使转速误差逐渐趋于零。

积分控制公式如下：输出信号= Ki × ∫转速误差 dt其中，Ki为积分系数，用于确定输出信号的持续时间。

较大的Ki 值将导致较长的输出信号持续时间，从而更快地减小转速误差，但也可能引发系统的震荡和超调。

3. PI调节公式将比例控制和积分控制结合起来，即可得到电机转速PI调节公式：输出信号 = Kp × 转速误差+ Ki × ∫转速误差 dt通过调整比例系数Kp和积分系数Ki的数值，可以实现对电机转速的精确控制。

较小的Kp和Ki值将导致较慢的响应速度，但可以提高系统的稳定性；较大的Kp和Ki值则可以实现更快的响应速度，但可能导致系统的不稳定性和震荡。

三、结论电机转速PI调节公式是一种常用且有效的方法，可用于实现电机转速的精确控制。

通过调整比例系数Kp和积分系数Ki的数值，可以根据实际需求来平衡系统的响应速度和稳定性。

在实际应用中，需要根据具体情况进行参数调整和实时监控，以保证系统的稳定性和性能。

电机控制方案

电机控制方案1. 引言电机控制是现代工业中非常重要的一部分。

电机控制方案的设计需要考虑到系统的要求，包括精确性、效率、安全性等。

本文将介绍电机控制的基本原理、常用的电机控制方案以及它们的优缺点。

2. 电机控制基本原理电机控制的基本原理是通过改变电机的电流、电压或频率来改变电机的转速和转矩。

电机控制系统主要包括电源、驱动器、控制器和电机本身。

3. 常用的电机控制方案3.1 直流电机控制方案直流电机是最常用的一种电机类型，其控制方案相对简单。

常用的直流电机控制方案包括： - 手动控制：通过手动控制电压、电流大小来改变电机的转速。

- 脉宽调制（PWM）控制：利用PWM信号调整电机的平均电压，从而改变电机的转速和转矩。

- PID控制：通过测量电机的转速和转矩，利用PID控制算法调整电机的输入电压，使其达到期望的转速和转矩。

3.2 交流电机控制方案交流电机包括感应电机和永磁同步电机。

常用的交流电机控制方案包括： - 变频调速控制：通过改变供电交流电源的频率来调整电机的转速和转矩。

- 矢量控制：通过测量电机的转速和转矩，利用矢量控制算法调整电机的输入电压和频率，使其达到期望的转速和转矩。

- 直接转矩控制（DTC）：通过测量电机的转速和转矩，利用DTC算法直接控制电机的转矩，从而实现高精度的控制。

3.3 步进电机控制方案步进电机是一种数字式电机，其控制方案相对简单。

常用的步进电机控制方案包括： - 全步进控制：通过改变步进电机的输入脉冲信号，控制电机的转动角度和速度。

- 半步进控制：在全步进的基础上，通过使电机的两相驱动信号交错，使电机的转动角度和速度更精细。

4. 电机控制方案的优缺点不同的电机控制方案具有各自的优缺点。

直流电机控制方案简单、可靠，但转速范围相对较窄；交流电机控制方案可以实现较精确的转速和转矩控制，但控制系统复杂；步进电机控制方案应用广泛，但转速较低。

5. 结论本文介绍了电机控制的基本原理，以及常用的直流电机、交流电机和步进电机的控制方案和其优缺点。

电机驱动电路模块(交、直流)-2016.8

注: 以上相线顺序根据不同厂家、不同规格可以是不同的，具体请参阅相应型号的规格书。
35BYJ46 主要几个技术要求：
1. 额定电压:12VDC 2. 直流电阻：130欧±7%（25 ℃ ） 3. 驱动方式：四相八拍（即A,B,C,D四根相线） 4. 减速比：1/85 5. 步距角: 7.5 °/85（每一拍角度值） 6. 自定位转矩>=600gf.cm 7. 牵入转矩： >=1500gf.cm(100HZ) 等等;
目录(目前我司常用的几大类)：一、步进电机二、直流电机
三、PG交流电机（PID算法）

一、步进电机介绍：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非
超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为"步距角 "，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
肺宝用无霍尔传感器FOC电机：无霍尔FOC实现了启动平稳，超
静音，逆风启动等性能；下面了解下FOC电机的一些技术特征： FOC电机的特性： 1. 控制算法：无传感器FOC 2. 控制方式: 速度控制/恒DUTY PWM控制 3. 调制方式：空间矢量脉宽调制(SVPWM) 4. 电流采样方式: 2/3桥臂电阻取样； 5. 调制频率: 16KHZ; 6. 速度波动率： <0.5%; 极数4极； 7. 启动方式：恒电流启动，软启动； 8. 保护功能：内部锁住保护（含电压堵住，自动断电及断电后自重启等）、极性保护（VCC与GND反接时，不导通）、过流保护等； 9. 无传感器磁场定向控制（FOC）具有转速稳定度高、没有传感器误差影响等诸多优点；

STM32实现电机的PID控制

PID控制应该算是非常古老而且应用非常广泛的控制算法了，小到热水壶温度控制，大到控制无人机的飞行姿态和飞行速度等等。

在电机控制中，PID算法用得尤为常见。

一、位置式PID1.计算公式在电机控制中，我们给电机输出的是一个PWM占空比的数值。

话不多说，直接上位置式PID基本公式：控制流程图如下：上图中的目标位置一般我们可以通过按键或者开关等方式编程实现改变目标值，测量位置就是通过stm32 去采集编码器的数据。

目标位置和测量位置之间作差就是目前系统的偏差。

送入PID 控制器进行计算输出，然后再经过电机驱动的功率放大控制电机的转动去减小偏差，最终达到目标位置的过程。

2.C语言实现如何把我们以上的理论分析和控制原理图使用C 语言写出来呢，这是一个有趣且实用的过程。

位置式PID 具体通过C 语言实现的代码如下：int Position_PID (int Encoder,int Target){static float Bias,Pwm,Integral_bias,Last_Bias;Bias=Target- Encoder; //计算偏差Integral_bias+=Bias; //求出偏差的积分//PID基本公式Pwm=Position_KP*Bias+Position_KI*Integral_bias+Position_KD*(Bias-Last_Bias);Last_Bias=Bias; //保存上一次偏差return Pwm; //输出}入口参数为编码器的位置测量值和位置控制的目标值，返回值为电机控制PWM(现在再看一下上面的控制框图是不是更加容易明白了)。

第一行是相关内部变量的定义。

第二行是求出位置偏差，由测量值减去目标值。

第三行通过累加求出偏差的积分。

第四行使用位置式PID 控制器求出电机PWM。

第五行保存上一次偏差，便于下次调用。

最后一行是返回。

二、增量式PID1.计算公式速度闭环控制就是根据单位时间获取的脉冲数（这里使用了M 法测速）测量电机的速度信息，并与目标值进行比较，得到控制偏差，然后通过对偏差的比例、积分、微分进行控制，使偏差趋向于零的过程。

自适应调速系统中的PID控制算法研究

自适应调速系统中的PID控制算法研究近年来，随着科技的不断发展，各种电机设备的应用也越来越广泛，电机的控制系统也得到了很大的提升。

在各种电机设备的控制系统中，PID控制算法是一种应用较为广泛的算法。

而在自适应调速系统中，PID控制算法也占据着非常重要的地位。

本文将从自适应调速系统的特点、PID控制算法的原理和应用、以及PID控制算法在自适应调速系统中的研究方面进行论述。

一、自适应调速系统的特点自适应调速系统是一种非常特殊的电机控制系统，它具有以下几个特点：1.系统的动态性能要求高一般来说，自适应调速系统中的电机设备应用较为广泛，因此系统的动态性能要求非常高。

对于电机设备的控制与调速，系统需要快速、准确地响应，并能够带来稳定的运行效果。

2.系统具有较好的鲁棒性在自适应调速系统中，电机设备的应用场景因工作环境，受电源质量等多种因素的影响可能发生不确定的变化，而这些变化可能对系统带来很大的影响。

因此，自适应调速系统需要具备较好的鲁棒性，能够在各种环境条件下运行并稳定工作。

3.系统需要进行参数自适应、智能化控制自适应调速系统中的电机设备在运行的过程中，经常会面临着电流、电压、转速等参数的变化，在不同的工况下需要进行多种参数的自适应控制。

因此，自适应调速系统需要具备智能化控制，能够自动调节各种参数，实现最佳的运行效果。

二、PID控制算法的原理和应用PID控制算法是一种比较经典的控制算法，PID分别代表比例、积分、微分三个单词。

PID控制算法能够将控制系统的误差与控制输出之间的比例、积分和微分相结合，从而实现对系统的稳定控制。

更为具体的讲，PID控制器可以分为比例、积分、微分三部分：1. 比例部分比例部分是最简单、最容易实现的控制部分，它的主要作用是根据误差得出控制器的输出。

比例部分的输出与误差成比例，即输出值等于误差乘以系数Kp，其中Kp为比例系数。

2. 积分部分积分部分可以消除误差的稳定偏差，将慢速的反馈信号加入到控制器的输出中，从而实现控制系统当前误差和历史误差的累计。

基于自保护的PID电机驱动设计

堵转而烧坏电路引入了过载保护机制。保护机制
实时检测驱动负载的电流大小，当大于设定的门
限值时切断电源以保护整个设备。
１输出反馈
图１正交编码脉冲１２ＰＤ原理．Ｉ
ＰＤ控制器由比例单元Ｐ积分单元ＩＩ、和微积分单元Ｄ组成川，其结构如图２所示。
电机的转动带动尾部的光栅产生相位相差
９。正交脉冲。通过相位可以实现正反计数，０的通
过电平变化边沿可以实现１２４倍频计数。光栅、、
线数越高，倍频数和反应精度也就越高。在单位
时间内的计数次数就可以反映出当前电机的转
间ｔ用矩形法数值积分近似代替积分，作如下，可
近似变换：
）［））＋＝ｅ＋（寺ｄｃｆ
ｔｋＴ
］（１）
收稿日期：０１０－４修改稿）２１ —５２（基金项目：南科技大学重点科研基金（７ｘ１７；川省西０ｓ２０）四教育厅科研基金（７Ａ７）０Ｚ１５
ＰＤ根据目标速度对上一时刻和当前时刻的速度运算得出下一个时刻的速度，且通过驱动电路来实Ｉ并
现。驱动电路主要由半桥驱动、Ｓ桥、耦隔离和过载保护电路组成。ＭＯ光关键词ＰＤ控制过载保护电机稳定输出Ｉ

电动汽车驱动电机PID控制系统

电动汽车驱动电机PID控制系统
电动汽车驱动电机PID控制系统是一种常见的控制系统，PID
是指比例、积分、微分控制算法，用于控制电动汽车驱动电机的转
速和转矩。

PID控制系统的主要原理是根据系统的误差信号，对比例、积分和微分三个量进行加权求和，得到控制输出信号，从而使
误差信号趋近于零。

PID控制系统的三个参数分别是比例系数（P）、积分系数（I）和微分系数（D），分别对应着控制系统对误差的比例、积分和微分
作用。

其中，比例系数可以用来调整系统的响应速度和稳定性；积
分系数可以用来保持系统的稳定性，避免系统漂移；微分系数可以
用来消除系统的震荡和振荡。

在电动汽车驱动电机PID控制系统中，通常将电机的速度和电
机的电流作为反馈信号，根据反馈信号和输入信号计算出误差信号，再根据比例、积分、微分系数计算出控制输出信号来控制电机的转
速和转矩。

这样可以使电机在不同负载下保持稳定的转速和转矩，
从而提高电动汽车的性能和能效。

PID控制PWM调节直流电机速度

Keywords：digital PID；PWM impulse；dutyfactor；astatic modulation
前言
21世纪，科学技术日新月异，科技的进步带动了控制技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已进入高速发展的信息时代，控制技术成为当今科技的主流之一，广泛深入到研究和应用工程等各个领域。
本次设计系统的主要特点：
（1）优化的软件算法，智能化的自动控制，误差补偿；
（2）使用光电传感器将电机转速转换为脉冲频率，比较精确的反映出电机的转速，从而与设定值进行比较产生偏差，实现比例、积分、微分的控制，达到转速无静差调节的目的；
（3）使用光电耦合器将主电路和控制电路利用光隔开，使系统更加安全可靠；
摘要
在运动控制系统中，电机转速控制占有至关重要的作用，其控制算法和手段有很多，模拟PID控制是最早发展起来的控制策略之一，长期以来形成了典型的结构，并且参数整定方便，能够满足一般控制的要求，但由于在模拟PID控制系统中，参数一旦整定好后，在整个控制过程中都是固定不变的，而在实际中，由于现场的系统参数、温度等条件发生变化，使系统很难达到最佳的控制效果，因此采用模拟PID控制器难以获得满意的控制效果。随着计算机技术与智能控制理论的发展，数字PID技术渐渐发展起来，它不仅能够实现模拟PID所完成的控制任务，而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点，应用面越来越广。
控制理论的发展经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。其控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构、加到被控系统上；控制系统的被控量、经过传感器、变送器、通过输入接口送到控制器。不同的控制系统、传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用。

PID

TH1=0x00; //给定初值，由0往上计数
TL1=0x00;
EA=1; //总中断打开
ET1=1; //定时器中断打开
TR1=1; //定时器开关打开
}
//定时器0的中断服务子函数，主要完成脉冲个数的读取，实际转速的计算和PID控制以及控制结
//PCF8591.h #define uchar unsigned char
//延时4us
void delay(void);
//iic初始化
void init(void);
void init()
{
SDA=1;
delay();
SCL=1;
delay()de<reg52.h> #define PCF8591 0x90 //默认为写，如果为读，则为0x91 sbit SDA=P2^0;
void start()
{
SDA=1;
delay();
SCL=1;
delay();
SDA=0;
delay();
}
// iic停止信号
void stop()
{
SDA=0;
delay();
SCL=1;
EA=1; //总中断打开
ET0=1; //定时器中断打开
TR0=1; //定时器开关打开
}
// 计数器1初始化，用来统计定时器1计时250ms内PWM波形个数
void Init_Timer1(void)
{
TMOD |= 0x50; //使用计数模式1，16位计数器模式
（2）整定积分环节
若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。

pid控制算法系列(2)pid控制算法

pid控制算法系列（2）pid控制算法1.PID控制算法的基本思想PID算法是一种具有预见性的控制算法，其核心思想是：1>. PID算法不但考虑控制对象的当前状态值（现在状态），而且还考虑控制对象过去一段时间的状态值（历史状态）和最近一段时间的状态值变化（预期）,由这3方面共同决定当前的输出控制信号；2>.PID控制算法的运算结果是一个数，利用这个数来控制被控对象在多种工作状态（比如加热器的多种功率，阀门的多种开度等）工作，一般输出形式为PWM，基本上满足了按需输出控制信号，根据情况随时改变输出的目的。

2.PID算法分析：设某控制系统：用户设定值为SV(也就是希望通过PID控制算法使被控制对象的状态值保持在SV的附近)。

1>从系统投入运行开始，控制算法每隔一段时间对被控制对象的状态值进行采样。

由此，可得到开机以来由各个采样时间点被控制对象的状态值所形成的数据序列：X1,X2, X3, X4, .... Xk-2,Xk-1,Xk说明：X1：开机以来的第一次采样值Xk: 目前的采样值（最近一次的采样值）2> 从这个采样值序列中提取出三方面信息：①当前采样值Xk与用户设定值SV之间的差值：EkEk =Sv - Xk分析Ek:Ek >0:说明当前状态值未达标Ek=0:说明当前控制状态值正好满足要求Ek<0:说明当前状态值已经超标结论：Ek反应了控制对象当前值与设定值的偏差程度，可以根据Ek的大小对输出信号OUT进行调整：偏差程度大OUT增大，偏差程度小OUT减小。

即输出信号的强弱与当前偏差程度的大小成比例，所以根据Ek的大小来给出控制信号OUT的当前值的算法称为比例控制（Proportion）。

用数学模型可以表示为：POUT=（Kp*Ek）+ Out0Kp:一般称之为比例系数，可以理解为硬件上的放大器（或衰减器），适当选取Kp将当前误差值Ek按一定的增益放大或缩小，以提高控制算法的相应速度。

PID电机控制

实验7，运放应用： PID电机控制1 介绍：这次电路比较直观：一个电位器设定一个目标位置，一个直流电机企图运转到这个目标位置，实际位置通过第二个电位器进行测量。

电路中的滞后因素会带来一定的麻烦：修正信号似乎到达得太慢。

如果是这样子的话，修正信号将会使事情变得更糟糕。

电机控制回路经常采用经典的PID电路。

这种电路包括比例部分(P)，积分部分(I)和微分部分(D)。

稳定性是它的核心目标。

希望这个电路能够让你们有机会运用到以前所碰到过的子电路：积分，微分，求和，在负反馈环中的推挽电路，微分放大器—这些电路都是你们所熟悉的。

2PID电机控制这里我们所要做的看上去似乎很简单，实际上并非如此。

我们所要做的就是控制直流电机轴的位置。

利用与电机轴连接的一个电位器通过电压反馈位置。

如图所示：图1 基本的电机轴位置控制环还有比这图更简单的方法吗？似乎没有了。

问题是，如何使电路稳定。

由于电机的积分效应，也就是它的转角与所加电压之间的关系，我们往往很难使这个简单电路的稳定性能很好。

在输入为方波的情况下，图2形象的说明了输入电压与与电位器位置的关系。

三角形输出看上去是不是与前面试验中的积分器输出类似？图3是反馈系统的方框图。

可以用更正式的控制回路表达：图2 加入积分器后电位器的位置图3 简单的电机轴位置控制框图现在我们重新画出同样的方框图，使之看上去更象我们所熟悉的运放图，如图4。

图4 控制电机轴的位置框图（更熟悉的方式）稳定性：对这个电路我们可以使它处于临界稳定，可以简单地通过使电路增益尽可能的小得到。

我们试着逐渐增大增益。

当增益小时，电路相当稳定。

随着增益的增大，开始发现过调量和振铃现象，表示电路开始出现不稳定；随着增益越来越大，开始出现振荡现象。

最后，我们给出几张图来说明对比例电路增益的改变的响应。

2．1 电机驱动器首先回顾一下一个比较熟悉的电路：大电流驱动器。

它能够产生较大的驱动电流（几百毫安）。

我们采用2N3055（NPN）和2N2955（PNP）三极管。

PID控制直流电机速度

摘要在运动控制系统中，电机转速控制占有至关重要的作用，其控制算法和手段有很多，模拟PID控制是最早发展起来的控制策略之一，长期以来形成了典型的结构，并且参数整定方便，能够满足一般控制的要求，但由于在模拟PID控制系统中，参数一旦整定好后，在整个控制过程中都是固定不变的，而在实际中，由于现场的系统参数、温度等条件发生变化，使系统很难达到最佳的控制效果，因此采用模拟PID控制器难以获得满意的控制效果。

随着计算机技术与智能控制理论的发展，数字PID技术渐渐发展起来，它不仅能够实现模拟PID所完成的控制任务，而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点，应用面越来越广。

本设计以上面提到的数字PID为基本控制算法，以AT89S51单片机为控制核心，产生占空比受数字PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。

同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。

在系统中采128×64LCD显示器作为显示部件，通过4×4键盘设置P、I、D、V四个参数和正反转控制，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速和运行时间。

该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。

关键词：数字PID；PWM脉冲；占空比；无静差调节前言21世纪，科学技术日新月异，科技的进步带动了控制技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。

我们已进入高速发展的信息时代，控制技术成为当今科技的主流之一，广泛深入到研究和应用工程等各个领域。

控制理论的发展经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。

其控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。

控制器的输出经过输出接口﹑执行机构、加到被控系统上；控制系统的被控量、经过传感器、变送器、通过输入接口送到控制器。

不同的控制系统、传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。

比如压力控制系统要采用压力传感器。

电加热控制系统的传感器是温度传感器。

电机pid 电流环

电机pid 电流环摘要：一、电机pid简介1.PID概念与原理2.电机pid的应用场景二、电流环在电机pid控制中的作用1.电流环的基本原理2.电流环在电机控制中的优势三、电机pid电流环的调节方法1.参数计算与选择2.调节步骤与技巧四、电流环在电机pid控制中的应用实例1.无刷电机驱动器设计2.直流电机pid调速系统五、总结与展望1.电流环在电机pid控制中的前景2.发展趋势与挑战正文：一、电机pid简介电机pid控制是一种广泛应用于电机调速和控制的算法。

它通过调节电机的电流、电压或转速等参数，使电机的输出达到预期效果。

其中，pid是指比例（P）、积分（I）和微分（D）三个环节。

这三种环节相互配合，形成了pid 控制器。

在实际应用中，电机pid控制算法根据不同的控制目标，可以分为电流环、速度环和位置环等。

二、电流环在电机pid控制中的作用电流环是电机pid控制中的内环，其主要作用是调节电机的电流，以实现对电机转矩的精确控制。

电流环的输入是速度环pid调节后的输出，输出则是电机的每相电流。

通过电流环的控制，可以实现对电机转矩的快速响应和精确控制，从而提高电机的性能和效率。

电流环的优势主要体现在以下几点：1.响应速度快：电流环直接控制电机的电流，使得电机能够快速响应外部负载的变化。

2.控制精度高：通过pid算法调节电流，使得电流与目标值之间的误差最小，从而提高了控制精度。

3.鲁棒性较强：电流环对电机内部的扰动和外部负载变化具有较强的抗干扰能力。

三、电机pid电流环的调节方法1.参数计算与选择：首先根据电机的特性和控制要求，计算出pid控制器的基本参数。

一般采用零极点对消法或极点配置方法，计算出合适的比例（P）和积分（I）参数。

2.调节步骤与技巧：将计算出的pid参数代入控制器，进行实际运行。

在运行过程中，观察电流环的控制效果，如响应速度、超调量等。

根据实际情况对pid参数进行微调，以达到最佳的控制效果。

发动机-传动电机的转速控制(BP+PID)

目录一、设计题目 (1)二、系统的工作原理 (2)三、BP神经网络 (3)3.1BP神经网络结构 (3)3.2BP网络学习算法 (4)四、基于BP神经网络的PID控制器 (6)4.1PID控制器 (6)4.2基于BP神经网络的PID控制器 (7)五、程序代码及结果分析 (10)5.1程序代码 (10)5.2仿真结果 (13)六、结论 (15)一、设计题目柴油-电力机车传动电机的转速控制柴油机有着十分广泛的用途，它可用来驱动内燃机车的传动电机，从而保证重型列车的正常运行。

但是柴油机的工作效率对转速非常敏感，因此为了提高其工作效率，应该控制传动电机的转速。

图中给出了柴油内燃机车的电力传动模型。

图1-1 转速控制模型移动输入电位计的游标，可设置控制阀的位置，从而设定传动电机的预期转速w r 。

负载转速w 0是受控变量，其实际值由测速机测量。

测速机由电机轴上的皮带驱动，其输出电压v 0是系统的反馈变量。

由于输入电位计提供了预期参考电压，由此可求得参考电压与反馈电压间的偏差为( v r - v 0 )。

放大器将偏差电压放大后，生成电压信号v f ，并用作直流发电机的线圈磁场电压。

在电力传动系统中，柴油机的输出转速恒为w q ，直流发电机由柴油机驱动，其输出电压V g 是电枢控制直流电机的驱动电压。

此外电枢控制直流电机的励磁磁场电流i 也保持恒定不变。

在上述条件下，由于V R 的作用，直流电机将产生力矩T ，并使负载转速w 0逐渐趋近于预期转速w r 。

已知：● 电机的反电动势系数为Kb ＝31/50；● 与电机有关的参数为J=1，b=1，La=0.2，Ra=1； ● 发电机有关的参数为励磁电阻Rf=1，励磁电感Lf=0.1，Lg=0.1，Rg=1；柴油机 w rv rv 0v d 常量放大器i f L f R fi a L a R a发电机电机测速机负载w 0，J ，bv fV g● 测速机增益Kt=1；●发电机常数Kg ，电机常数Km 自定；二、系统的工作原理本系统利用移动输入电位计的游标，可设置控制阀的位置，从而设定传动电机的预期转速w r ，在移动输入电位计两端加有电源，每当游标移动一定距离，电位计上输出电压也跟随变化，该变化的电压（由输入电位计提供的的预期参考电压）与电动机反馈回来的电压值v 0进行比较，得到一个电压差v r - v 0。

直流电机控制(PID)实验报告

比例、积分、微分控制作用是互相关联的，参数的调整必须考虑不同时刻各个参数的作用以及相互之间的互联作用。综合各环节的调节性能，调整各参数，直到获得满意的控制结果。
直流电机控制实验（PID控制）
一、实验目的
1.了解脉宽调制（PWM）的原理
2.学习用PWM输出模拟量驱动直流电机
3.熟悉51系列单片机的延时程序
4.使用PID算法控制直流电机
二、实验步骤与过程
本实验需要用到单片机最小应用系统（F1区）、串行静态显示（I3区）和直流电机驱动模块（M1区）。
1.单片机最小应用系统的P1.7接直流电机驱动模块的PWM输入口Control，最小系统的INTO接直流电机驱动模块PULSEOUT,最小系统的P1.0、P1.1接串行静态显示的DIN、CLK。
b = speed1 / 100;
s = speed1 % 100 / 10;
g = speed1 % 100 % 10;
sent(table[b]);
sent(table[s]);
sent(table[g]);
sent(0); sent(0);//预期值
sent(table[speedset/100]);
2.用串行数据通信线连接计算机与仿真器，然后将仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：缺口朝上。
3.打开Keil uVision2仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加源程序，进行编译，直到编译无误。
4.进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口3，设置波特率为最大值。
5.打开模块电源和总电源，点击开始调试按钮，点击RUN按钮运行程序。观察直流电机转速，一段时间后控制在程序设定的值30转/S的左右。
sent(table[speedset%100/10]);

一种基于FOC与PID算法的无刷电机的驱动设计与实现

2021年8期科技创新与应用Technology Innovation and Application设计创新一种基于FOC与PID算法的无刷电机的驱动设计与实现吴丽红1，冯琢成2，李东凯3，张慧洁2，陈应松2，禹玮2（1.成都工业学院智能智造学院，四川成都611730；2.成都工业学院自动化与电气工程学院，四川成都611730；3.中国电子科技集团公司第二十九研究所，四川成都610036）应用在RoboMaster机器人大赛的机器人的全向机动底盘的无刷电机具有高容量、高精度、快速响应等优点，不仅被应用在机器人上，还在制造业以及工业等领域被广泛的运用。

但随着高新制造业的日渐精密化，传统的无刷电机控制精度已经开始力不从心[1]，同时，为了增添Robo原Master大赛中的机器人的战斗力，有必要对无刷电机驱动器进行研究并改进设计[2]。

本文旨在传统的无刷电机的驱动器的基础上，改良电路结构和选型以期实现更高的效率与容量的同时提高驱动器功率密度，实现输入电压27V的情况下峰值功率能够达到250W，同时为满足比赛规则要求的机器人设计安全性，需要随时对电机的运行状态进行监视，在必要的时候能够及时关断底盘供电避免发生事故。

由此设计出的无刷电机驱动器具有高功率密度、高可靠、高精度以及模块化的特点，可广泛应用在机器人关节、运动底盘等需要较高驱动功率的同时又需要精确度的场景。

1系统硬件设计无刷电机驱动器由控制电机的硬件部分和处理数据的软件部分两部分构成。

系统硬件设计包括主控制器模块、霍尔传感器、热敏传感器、电压电流采集与调理电路、人机交互接口、显示模块和三相驱动桥等。

系统设计框图如图1所示。

1.1主控制器模块主控制器模块选用STM32F405RGT6为主控制器。

相较于STM32F1系列，STM32F4系列不仅主频更高，拥有内置浮点运算单元，在做复杂算法控制时拥有先天优势，所以F4系列是本项目的最佳选择。

主控制器结合复位电路和时钟电路，组成单片机最小系统。

电机伺服控制和PID算法简介

电机伺服控制和PID 算法简介1 电机伺服控制技术简介所谓伺服控制，通常也就是指闭环控制，即通过反馈环节，测量被控制对象的变化，用以修正电机输出的控制技术。

对于要求不高的应用，通常采用简单的开环控制。

例如，给直流有刷电机的两根引线通电，电机就会旋转；施加的电压越高，电机转速越高，力量越大。

但是在很多需要精密控制的场合，仅仅这种方式还是不够的，还需要依靠一定的反馈装置，将电机的转速或位置信息反馈给微控制器或其他的机械装置，通过一定的算法变成可以调节电机控制信号的输出，从而使电机的实际转速、位置等参数与我们所希望的一致。

机器人控制是一个精度要求比较高的领域，例如，基于以下的一些考虑，机器人平台需要使用闭环控制。

a) 开环控制情况下，移动机器人在爬坡时，电机速度会下降。

更糟糕的是，当双轴独立驱动的移动机器人以一定的角度接近斜坡时。

每一个车轮转速的下降值将会不同，结果是机器人的实际运动轨迹是沿着一条曲线而不是直线行进。

路线。

速差。

一一定的计算方法（如PID 算法）调整相应的电压供给，如此反复，直到达到给定转速。

b) 不平坦的地面会造成移动机器人的两个车轮转速之间的差异。

如果转速较低的车轮的驱动电机没有得到相应的电压补给，移动机器人将偏移既定的c) 由于安装工艺、负载不完全均衡等原因，即使是完全匹配的两个电机，并在相同的输入电压条件下，他们的速度有时仍会产生不同，即转d) 如果采用的是PWM 控制，即使在PWM 信号占空比不变的条件下，随着电池电压的逐渐下降，电机供给电压也会随之降低，从而导致电机的转速与给定值不完全致。

综合以上的一些考虑，必须选择闭环控制的方式，其工作流程如下图所示：闭环系统中加上了反馈环节（通常机器人的驱动电机使用的是增量式光学编码器）。

在闭环控制系统中，速度指令值通过微控制器变换到功放驱动电路，功放驱动电路再为电机提供能量。

光学编码器用于测量车轮速度的实际值并将其回馈给微控制器。

基于实际转速与给定转速的差值，即“偏差”，驱动器按照闭环控制模型示意图速度闭环控制示意图这里，电机的控制算法起到了十分关键的作用。