基于PID的电机控制系统设计与仿真(3)

菜单

图4-11 一个周期内的仿真波形 31

图4-12 干扰下的输出波形 32

表清单

表序号表名称页码

表4-1 输入电压和输出电压的关系 24

表4-2 输入电压与转速之间的关系 25

1绪论

1.1研究背景

进入21世纪以来，社会的生活方式发生了巨大的改变，这些都是取决于日益发展的科技以及各类新理论的提出。本世纪的发展，主要是从以前的手工到半自动化再到我们需要的完全自动化，而这些技术的发展都需要控制技术真的发展在后面做支撑，控制技术是发展的基础。我们已进入高速发展的信息时代，系统控制技术成为当今科技的主流之一，早已经普及到系统研究和应用工程等各个领域当中。

目前用来衡量现代化的标准已经变成了你所达到的生产自动化水平的高低。于此同时，控制理论也经历了几十年的发展，从古典控制理论到现在的现代控制理论，经历了三代，理论从以前的仅仅适用于特定的环境到现在可以根据所工作的环境而能自我实现调节，功能发生了巨大的变化，使用环境也没有了太多的限制，控制器的大小也比以前小了很多，能量的消耗也小了很多，但是PID控制系统的基本组成却没有发生大的变化，仍然是由系统输入、比较器、控制器、执行机构、反馈机构和输出构成。在不同的控制系统中，每部分是由不同的器件所组成。比如：有的系统需要进行压力监控，它就需要一个压力传感器，又比如有的系统需要用亮度进行控制，则它需要一个光敏传感器等等。现在，各类控制器设计类的公司都生产了由PID控制器所研发的产品，并且已经广泛的应用在各种实际的工程中，并通过技术手段不断完善控制器的性能。所以，很多的控制器都可以很好的实现你所需要的功能，让你不需要为了如何选择控制器而烦恼。

直流电动机调速(speed control of DC motor)通过改变直流电动机的电枢供电电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻等电气参量，来实现速度调节的技术。由于社会的发展，工业自动化的原因，在生产中，我们用到了很多种类的电动机，但是由于直流电机的调速性能好，所以很多的场合都会选择使用直流电机去拖动我们所要使用的机械设备。工作的场合决定了我们所需要的转速和性能，通过学习，可以知道直流电动机的机械特性，也就是通常所说的公式，如式（1-1）

——电枢端电压(V)；

——电枢电流(A)；

——电枢电阻总电阻(Ω)；

——每极磁通量(Wb)；

——与电动机结构有关的常数。

由公式（1-1），我们可以知道，对于同一台电动机，要想改变它的转速，我们可以有三种办法，式中电压、电阻、磁通量Φ三个参量都是不同的变量，只要改变其中一个参量，我们就能实现直流电动机的速度进行调节。

所以直流电动机有三种最基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻；(2)改变励磁磁通Φ；(3)改变电枢供电电压。

1.2 研究意义

在如今的工业生产过程中，由于自动化的需要，大多数的地方都在使用到电力拖动装置，而随着生产工艺的精确化、产品质量要求的提高化和产量增长的阶跃化，这些变化要求越来越多的生产机械能够实现快速、准确的实现调速。而对于调速系统，按交直流分可以分为直流调速系统和交流调速系统。而由于直流调速较于交流调速有很大的优点，所以很多时候都会采用直流调速。