基于PID控制的直流电机PWM调速系统设计.docx

32计算机检测与控制技术X课程设计报告题目:基于PID控制的直流电机PWM调速系统姓名:班级:学号:2017年7月4日基于PID控制的直流电机PWM调速系统本论文是以51系列单片机为控制核心，系统产生占空比由数字PID算法控制的PWM脉冲信号实现对直流电机的供电电源进行控制从而达到调速目的。同时利用光电编码器将电机转速转换成脉冲信号反馈到单片机中，形成转速闭环控制系统，实现转速无静差的调速系统设计。人机界面采用12864LCD显示器显示电机当前的参数、正反转状态、转速以及运行时间；通过4×4键盘实现；数字PID参数设置、速度、电机正反转、加速、减速、启动、停止。关键字数字PID无静差调节PWM脉冲DCmotorPWMspeedcontrolsystembasedonPIDABSTRACTThisthesisdesignis51seriesmicrocontrollerascontrolcorethesystemproducesPWMimpulsewhosedutyratioiscontrolledbydigitalPIDarithmetictocontrolthepowerofDCmotor,tomakesuretherunningofDCmotor'srotatespeed.Atthesametimethedesignusesphotoelectricsensortotransducetheelectromotorspeedintoimpulsefrequencyandfeeditbacktomicrocontrollerasspeedclosedloopcontrolsystemtoattainthepurposeofrotatespeed'sastaticmodulation.Inthissystem,12864LCDdisplayshowsthecurrentparametersofthemotor、thedirectionofrotation、speedandRunningtime.Throughthe4×4keyboardrealized:digitalPIDparameterssettings、thedirectionofrotationsettings、speedsetting、startandstop.KEYWORDSdigitalPID;astaticmodulation;PWMimpulse目录第一章绪论41.1、PID简介41.2、反馈回路基础61.3、理论7第2章设计原理7第三章调速系统总体设计103.1、系统总体设计说明103.2、系统总体设计框图103.3、电机驱动电路设计113.3.1、驱动电路原理介绍113.4、电机转速采集电路设计123.4.1、速度采集的原理及方法12第四章调速系统数字部分的设计与原理134.1、PID控制器134.1.1、PID控制的原理与方法134.1.2、数字PID算法的实现164.2、数字测速模块174.2.1、数字测速模块的设计思想与算法174.3PWM调速方法设计184.3.1对PWM控制的介绍184.3.2PWM脉冲的产生214.4.3相关程序23结束语29参考文献30第一章绪论1.1、PID简介PID（比例、积分、微分）是一个数学物理术语。PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便