【《无刷直流电动机数字PID控制器设计案例》2100字】

无刷直流电动机数字PID控制器设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u28892无刷直流电动机数字PID控制器设计案例 1150011.1数字PID控制器的结构原理 2258781.2数字PID控制器的组成 2172011.3PID控制器相关参数的选择 3在现代化的工业生产中,PID调节器因为它具有结构简单、稳定性能好、控制方便、可靠度高等一系列相应优点,已经获得了较大规模的应用。而在我们现实生活中,在选择系统控制解决方案时,对于未能建立精准的数字化模型和被控物体的参数没有完全准确地掌控的情况下,优先考虑选用PID控制技术。比例(P)控制比例控制主要含义指的就是在一个输入与相应的输出之间相当存在一个相应的频率误差信号时,输入与输出之间就是存在着一个相应的频率比例控制关系,它通常被认为是最简便的一种控制手段。存在稳态误差的控制系统,即若一个采用稳态误差控制的系统在其进入稳态之后,仍然可能会存在稳态误差。而且当只采用一个比例来控制的情况下,该控制系统会产生一定的稳态误差。积分(I)控制积分控制是一种指某一个控制器对输入和给定的一个输出或错误信号上的积分之间所存在一个成反比率的关系。即便仅仅只是在一个控制器的输出误差很小的情况下,若在其进行运算的过程中引入"积分项",随着时间的推移而流逝,积分项也就会有了相应地减少和增加,使得整个控制器的输出误差逐渐增大,稳态误差不断减小直到逐渐地减少至零。因此,采用了比例积分的控制方法,能够让系统在初始状态下进入稳态状态后消除稳态误差带来的影响。微分(D)控制微分控制是指将一个控制器的输入与其输出之间的误差信号进行微分并形成一个正比例的关系。如果一个控制系统中存在着系统误差,那么在克服系统误差时就会很有可能发生振荡或者是失稳等情况。采用了比例式积分偏移微分控制器,就是能够在一次测试中出现不好清况之前,通过抑制误差而使其转化为零或者是负值。因此,对具有较大的惯性或滞后运行的被控物体,比例积分式偏移微分控制器可以极大地提升系统在调整运行过程中的动态特点。1.1数字PID控制器的结构原理PID控制法就是模拟控制体系中控制器使用时最为普遍采取的控制法则。控制器就是把偏差的百分率、积和微分等变换量通过线性化组合形成新的控制变换量来对相应的受控物体进行控制。传统的模拟控制器主要都是通过硬件的结构来设计和实现,在电子计算机领域中以硬件的形式代替了电脑中其他硬件的功能,称作模拟PID控制器。数字PID控制器结构原理框图设计如下图3-1所示。图3-1数字PID控制器结构原理图1.2数字PID控制器的组成PID电路调节器主要电路包括进出输入控制电路,运算信号控制电路及进入输出信号控制电路四个大部分。输入测量信号通常认为是从信号变送器上计算得到的一个测量信号数据。在送出输入调整电路中与一个电路给定的阈值调整信号之间进行了偏差比较,生成的一个偏差调整信号经过PID电路调节器优化处理后经送入输出调整电路后再送入输出电路调整。此时的信号调制可以直接用作对控执器信号调制的一个控制电路信号。输入电路PID稳压调节器的电路输入控制电路一般主要组成有内外两个外部给定的电源切换控制开关,正反相自动作用切换开关和内部的两个给定稳压电源切换开关,偏差自动检查开关电路。给定的内部电压既或者可由稳压电源或者控制电路(内部电压给定)直接提供,又或者可以直接使用外部给定的内部未来电路和信号电路做为一个给定的稳压电子。PID调节器运算电路PID偏差调节器的综合运算控制电路主要就是用于对各种偏差控制信号进行做成各种比例,、微分、积分等的综合运算,它们本身就是采用PID偏差调节器的运算基础。其主要作用及基本原理均可见于本书上文。输出放大电路框图PID输出调节器应用输出放大电路的主要目标就是把一个运算时钟中输出的一个信号的峰值功率放大为一个执行运算元件中所要求的输出功率。从而直接使基于PID性能调整器的控制输出和输入负载之间性能得到了最优的性能匹配。1.3PID控制器相关参数的选择PID控制器中的参数选取方法也很多,参数选取也是十分繁杂,需要进行反复调整,这样才能达到令人满意的效果。总结一下看来主要有以下几个基本的方面:(1)在PID中选出一个比例函数;(2)根据选定的微分时间常数;(3)根据选取的积分计算时间为正常数;(4)系统中的空载与负载联调。PID控制器的参数选择方式主要有两个大类:一种就是经验法,经济学方法主要是指控制器按照所需的技术要求,凭借着自己和他人的实践经验去做一些试验,得到一些基准参数,再通过这些经济学的公式计算得出的参数。二种就是凑试方法,凑试方法主要是通过检测闭环系统的工作状态,来观测其相应的响应曲线,之后再根据各个控制参数分析其相应的响应曲线,直到得到满意的结果为止。控制器参数对系统产生的影响主要有：（1）增大比例系数：可以减少系统静态误差，增快系统的响应速度，但若传动系统通过增大的积分比例功率系数如果变得相对过大,就会很有可能直接使得传动系统内部发生较大震动,破坏了系统的平衡和稳定性能;(2)通过增大系统积分功率常数:其主要优点之一也就是我们认为可以通过增大减小系统超声电调量,减少系统振荡;但其缺点主要之一是电