基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统设计.doc

目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc218753762"第1章PID简介PAGEREF_Toc218753762\h1HYPERLINK\l"_Toc218753763"第2章设计原理PAGEREF_Toc218753763\h2HYPERLINK\l"_Toc218753764"第3章设计方案PAGEREF_Toc218753764\h3HYPERLINK\l"_Toc218753765"3.1PWM的调制PAGEREF_Toc218753765\h3HYPERLINK\l"_Toc218753766"3.2基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统PAGEREF_Toc218753766\h5HYPERLINK\l"_Toc218753767"3.2.1调速原理PAGEREF_Toc218753767\h5HYPERLINK\l"_Toc218753768"3.2.2基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统原理图PAGEREF_Toc218753768\h6HYPERLINK\l"_Toc218753769"3.2.3波形仿真PAGEREF_Toc218753769\h7HYPERLINK\l"_Toc218753770"3.2.4PID调速程序PAGEREF_Toc218753770\h8HYPERLINK\l"_Toc218753771"第4章心得体会PAGEREF_Toc218753771\h13HYPERLINK\l"_Toc218753772"参考文献PAGEREF_Toc218753772\h14第1章PID简介PID（比例积分微分，英文全称为ProportionIntegrationDifferentiation）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。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。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（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e(t)与输出u(t)的关系为u(t)=kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)式中积分的上下限分别是0和t因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+