西安交通大学自控实验五直流电机转速控制系统设计实验报告

西安交通大学自控实验五直流电机转速控制系统设计实验报告自动控制原理实验报告

实验5

2021-12-20

实验五直流电机调速系统的设计

一、实验目的

1.了解直流电机转速测量和控制的基本原理。

2.掌握labview图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。

3.熟悉pid参数对系统性能的影响，通过pid参数调整掌握pid控制原理。

二、实验设备

计算机一台，nielvis多功能虚拟仪器综合实验平台一套，labview软件，万用表一个，直流电机一个，光电管一个，电阻若干，导线若干。

三、实验任务

1.使用nielvis可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，并通过改变电压改变其运行速度；

2.通过光电开关测量电机转速；

3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于计算机实现一个转速自动控制系统。四、实验步骤

任务一：通过可变电源控制电机旋转

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任务二：通过光电开关测量电机转速

任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速

编程思想：PID控制器的输入SP为预期转速输出，PV为实际测量的电机转速，MV为PID输出控制电压。SP是来自前面板的输入；PV通过光电开关测量电机转速获得；将PID 的输出控制电压连接到“可变功率控制电机旋转”模块的电压输入控制端子，以控制可变电源以产生所需的直流电机控制电压。通过不断检测电机转速与期望值之间的偏差，并通过PID控制器生成控制信号，实现对直流电机转速的负反馈控制。PID参数：比例增益：0.002积分时间：0.010微分时间：0.006采样率和待读取样本：采样率：500Ks/s待读取

样本：500启动死区：电机刚通电时，速度为0，脉冲周期为0，脉冲频率无限。通过设置速度的“虚拟下限”来解决问题。本实验中的电机转速

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最大值为600r/min。因此，可以将上限设置为600r/min。当超过上限时，速度的虚拟下限设置为100r/min。

改进：利用labview中的移位寄存器对转速测量值取滑动平均。

四、实验截图[程序框图]

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[程序运行结果]

五、实验总结

通过实验，我了解了直流电机转速测量和控制的基本原理，并学习了LabVIEW的图形化编程方法，编写了电机转速控制系统的程序。实验中也存在很多问题。其中一些是布线和设备的问题。实验中的每一个细节都不容忽视。此外，PID参数对系统性能的影响也不容忽视。经过不断的尝试，找到了一些规律，最终找到了令人满意的参数。简言之，这次考试的难度比以前更高，而且收获更多。我们对自动控制的实际应用有了更深更直观的理解。

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