《基于單片機(jī)的數(shù)字pid控制直流電機(jī)pwm調(diào)壓調(diào)速器系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、目錄第1章PID簡(jiǎn)介1第2章設(shè)計(jì)原理2第3章設(shè)計(jì)方案33.1PWM的調(diào)制33.2基于單片機(jī)的數(shù)字PID控制直流電機(jī)PWM調(diào)壓調(diào)速器系統(tǒng)53.2.1調(diào)速原理53.2.2基于單片機(jī)的數(shù)字PID控制直流電機(jī)PWM調(diào)壓調(diào)速器系統(tǒng)原理圖63.2.3波形仿真73.2.4PID調(diào)速程序8第4章心得體會(huì)13參考文獻(xiàn)1414第1章PID簡(jiǎn)介PID（比例積分微分，英文全稱為ProportionIntegrationDifferentiation）控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要

2、技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小

3、。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中

4、進(jìn)行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。PID（比例-積分-微分）控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有50多年歷史，現(xiàn)在仍是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡(jiǎn)單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。PID控制器由比例單元（P）、積

5、分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e(t)與輸出u(t)的關(guān)系為u(t)=kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)式中積分的上下限分別是0和t因此它的傳遞函數(shù)為：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)其中kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)。本次課程設(shè)計(jì)就是應(yīng)用數(shù)字PID模型作單片機(jī)控制編程，其中P、I、D參數(shù)可按鍵輸入并用LED數(shù)碼顯示；單片機(jī)PWM調(diào)寬輸出，開關(guān)驅(qū)動(dòng)、電子濾波控制模擬電機(jī)（壓控振蕩器）實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的PID調(diào)壓調(diào)速功能。.

6、14第2章設(shè)計(jì)原理基本的設(shè)計(jì)核心是運(yùn)用PID調(diào)節(jié)器，從而實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的在帶動(dòng)負(fù)載的情況下也能穩(wěn)定的運(yùn)行。運(yùn)用A/D轉(zhuǎn)換芯片將滑動(dòng)變阻器的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量作為控制直流電機(jī)速度的給定值；用壓控振蕩器模擬直流電機(jī)的運(yùn)行（電壓高-轉(zhuǎn)速高-脈沖多），單片機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)作為電機(jī)速度的檢測(cè)值；應(yīng)用數(shù)字PID模型作單片機(jī)控制編程，其中P、I、D參數(shù)可按鍵輸入并用LED數(shù)碼顯示；單片機(jī)PWM調(diào)寬輸出作為輸出值，開關(guān)驅(qū)動(dòng)、電子濾波控制模擬電機(jī)（壓控振蕩器）實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的PID調(diào)壓調(diào)速功能?；谝陨系暮诵乃枷?，我們把這次設(shè)計(jì)看

7、成五個(gè)環(huán)節(jié)組成，其具體的原理如下見(jiàn)原理圖2.0圖2.0PID調(diào)速設(shè)計(jì)原理圖如圖可以知道，這是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，我們借助單片機(jī)來(lái)控制，我們現(xiàn)運(yùn)用AD芯片，運(yùn)用單片機(jī)來(lái)控制AD芯片來(lái)轉(zhuǎn)換模擬電壓到數(shù)字電壓，AD給定的電壓越大，則產(chǎn)生的數(shù)字量越大，單片機(jī)再控制這個(gè)數(shù)字量來(lái)產(chǎn)生一個(gè)PWM，PWM占空比越大，就驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通的時(shí)間越長(zhǎng)，這樣加到壓頻轉(zhuǎn)換器的電壓也就越大，電壓越大，則壓頻轉(zhuǎn)換器輸出的計(jì)數(shù)脈沖再單位時(shí)間也就越多，這樣就相當(dāng)于電機(jī)的電壓越大，其轉(zhuǎn)速也就會(huì)越快，我們?cè)儆脝纹瑱C(jī)對(duì)壓頻轉(zhuǎn)換器的輸出脈沖計(jì)數(shù)，PID調(diào)節(jié)器就把這個(gè)計(jì)數(shù)

8、脈沖和預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比較，比設(shè)定值小，這樣就會(huì)得到一個(gè)偏差，再把這個(gè)偏差加到AD的給定電壓，這樣就相當(dāng)于加大了PWM的占空比，要是比設(shè)定值大，這樣也會(huì)得到一個(gè)偏差，就把這個(gè)變差與給定的電壓向減，這樣就可以減少PWM的占空比，通過(guò)改變占空比來(lái)改變晶體管的導(dǎo)通時(shí)間，就可以改變壓頻轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，也就改變壓頻轉(zhuǎn)換器的單