自动控制原理大作业

引言直流电动机具有调速范围广，控制简单，转矩大等优点，已广泛应用于对调速要求较高的场合。

在1980年代以前，电动机控制是通过模拟电路实现的，控制信号为模拟量，使得控制系统结构复杂，控制精度不高。

电动机控制系统中逐渐采用了一些数字电路来实现数字化。

模拟混合控制，简化了系统结构。

由于微机控制系统的优越性，市场上有很大的需求。

控制系统的性能要求不是很高。

同时，由于CPU和外围功能卡的不断升级以及价格的不断下降，使用微机进行控制的成本大大降低。

因此，用微机构建计算机控制系统是可行的。

使用计算机控制后，整个电动机速度控制系统可以完全数字化。

结构简单，可靠性高，操作维护方便。

电动机在稳态运行中的速度精度可以达到很高的水平，静态和动态指标可以满足工业生产中高性能电气动传动的要求，因此，计算机控制的直流电动机系统已在工业中得到了广泛的应用。

过程和设备控制。

但是，数字PID参数的整定方法主要取决于工程经验，可以在控制系统的实验中直接进行调整和修改。

本文采用一个16位的微机作为控制器来实现直流电动机的数字PID闭环速度控制，该系统没有实现静态误差控制。

通过实验，给出了PID参数设置与系统动态特性之间的
关系。

1.1选题背景和意义。

在当今的电气时代，电机在现代生产和生活中起着非常重要的作用。

无论是在农业生产，交通运输，国防，医疗卫生，商业和办公设备中，还是在家用电器的日常生活中，都有大量使用各种电机的方法。

电动机的控制可分为简单控制和复杂控制。

简单的控制仅是启动，制动，正向和反向控制以及顺序控制。

这种控制可以通过继电器，PLC和开关元件来实现。

复杂的控制仅控制电动机的角度，转矩，电压，电流和其他物理量，有时需要非常精确的控制。

过去，直流电动机的简单控制有许多应用。

但是，随着现代的发展，人们对自动化的要求越来越高，这使得直流电动机的PID控制逐渐成为实现电动机速度精确控制的主流。

1 PID控制和参数整定方法在工程实践中，最广泛使用的调节器控制律是比例，积分和微分控制，称为PID控制，也称为PID调节。

PID控制器已经开发了近70年。

它结构简单，稳定性好，操作可靠，调整方便，已成为工业控制的制药技术之一。

2.1.1 PID控制原理：当无法完全掌握被控对象的结构和参数或无法获得准确的数学模型，并且难以采用其他控制理论技术时，必须确定系统控制器的结构和参数通过经验和现场调试。

此时，PID控制技术的应用最为方便。

即使当我们不完全了解系统和受控对象，或者无法通过有效的测量手段获得系统参数时，也适合使用PID控制技术。

PID控制器基于系统误差，使用比例，积分，微分来计算控制量进行控制。

（1）比例（P）控制比例控制是最简单的控制方法之一。

控制器的输出与输入错误信号成比例。

当只有比例控制时，系统输出会出现稳态误差。

（2）积分（I）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成比例。

对于自动控制系统，如果进入稳态后存在稳态误差，则称该控制系统为稳态误差或具有稳态误差的系统。

为了消除稳态误差，必须将“积分项”引入控制器。

积分项的误差取决于时间的积分。

随着时间的增加，积分项的误差会增加。

这样，即使误差很小，积分项也会随着时间的增加而增加，这将促使控制器的输出增加，并使稳态误差进一步减小，直到它等于零为止。

因此，比例加积分（PI）控制器可以使系统进入稳态，而不会出现稳态误差。

（3）差动控制（d）control2012自动控制原理6在差动控制中，控制器的输出与输入误差信号的差（即误差变化率）成正比。

在克服错误的调整过程中，自动控制系统可能会出现振荡甚至不稳定。

原因是存在较大的惯性分量（链接）或延迟分量，其具有抑制误差的
功能，并且其变化总是滞后于误差的变化。

解决方法是“提前”改变抑制错误的功能，即当错误接近零时，抑制错误。