最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告

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1、最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告班级：xx姓名：xx学号：xx时间：第16周周日9-12节指导老师：xx老师最小拍控制系统一．实验目的1.掌握最小拍有纹波控制系统的设计方法。2.掌握最小拍无纹波控制系统的设计方法。二．实验设备PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块三．实验原理典型的最小拍控制系统如图4.1-1所示，其中D(Z)为数字调节器，G(Z)为包括零阶保持器在内的广义对象的Z传递函数，Φ(Z)为闭环Z传递函数，C(Z)为输出信号的Z传递函数，R(Z)为输入信号的Z传递函数。1．最小拍有纹波系统设计。图4.1-2

2、是一个典型的最小拍控制系统。针对阶跃输入，其有纹波系统控制算法可设计为：1．最小拍无纹波系统设计。有纹波系统虽然在采样点上的误差为零，但不能保证采样点之间的误差值也为零，因此存在纹波现象。无纹波系统设计只要使U(Z)是Z-1的有限多项式，则可以保证系统输出无纹波。即：式中Pi、Zi――分别是G(Z)的极点和零点。为了使U(Z)为有限多项式，只要Φ(Z)的零点包含G(Z)的全部零点即可，这也是最小拍无纹波设计和有纹波设计的唯一不同点。如图4.1-2所示，针对单位斜波输入，无纹波系统控制算法可设计为：2．实验接线图。图4.1-2所示的方框图，其硬件电路原理及接线图可设计

3、如下，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，对象需用户在运放单元搭接。上图中，控制计算机的“OUT1”表示386EX内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX内部主片8259的7号中断，用作采样中断，“DIN0”表示386EX的I/O管脚P1.0，在这里作为输入管脚用来检测信号是否同步。1．数字控制的实现。图4.1-4是数字控制器实现的参考程序流程图。四．实验步骤1.参考流程图4.1-4编写程序，检查无误后编译、链接。2.按照实验线路图4.1-3接线。检查无误后开启设备电源。3．将模拟实验对象进行整定，具体整定方法参见附录

4、一。对象的输入信号选择：当为有纹波设计时，选择方波信号。调节电位器使方波信号的幅值为2.5V，周期为6S。当为无纹波设计时，选择单位斜波信号，斜波幅值为6S，上升时间为6S。4．分别将有纹波和无纹波设计方法得到的参数写入程序，分别装载并运行程序，用示波器观察对象的测量点“C”和数模转换单元的“OUT1”端，并记录波形进行分析。注意：实验中有纹波是针对阶跃输入设计，而无纹波是针对斜波输入信号设计，所以实验时要注意正确的选择信号源。五．实验结果最小拍控制系统的设计方法是简便的，结构也是简单的，设计结果可以得到解析解，便于计算机实现。但是最小拍设计存在如下一些问题：(1)

5、最小拍控制系统对输入形式的适应性差，当系统的输入形式改变，尤其是存在随机扰动时，系统的性能变坏。(2)最小拍控制系统对参数的变化很敏感，在实验过程中，随着外部条件的变化，对象参数的变化是不可避免的，以及计算机在计算过程中产生的误差，从而使得实际输出可能偏离期望值。六．心得通过本次实验，试验中最大的难题是在调试出的方波后如何得到理想的实验结果，经过改善程序给定的参数，最终达到该效果，初步了解最小拍控制系统，掌握了最小拍控制系统原理。直流电机闭环调速控制系统设计和实现一．实验目的1．了解闭环调速控制系统的构成。2．熟悉PID控制规律，并且用算法实现。二．实验设备PC机一

6、台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块。三．实验原理这是一个典型的直流电机调速实验的系统方框图：根据上述系统方框图，硬件线路图可设计如下，图中画“○”的线需用户自行接好。上图中，控制机算机的“DOUT0”表示386EX的I/O管脚P1.4，输出PWM脉冲经驱动后控制直流电机，“IRQ7”表示386EX内部主片8259的7号中断，用作测速中断。实验中，用系统的数字量输出端口“DOUT0”来模拟产生PMW脉宽调制信号，构成系统的控制量，经驱动电路驱动后控制电机运转。霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。在参数给定情况下，经PID运算，电机可在

7、控制量作用下，按给定转速闭环运转。系统定时器定时1ms，作为系统采样基准时钟；测速中断用于测量电机转速。直流电机闭环调速控制系统实验的参考程序流程图如下：四．实验步骤1．参照图6.1-3的流程图，编写实验程序，编译、链接。2．按图6.1-2接线，检查无误后开启设备电源，将编译链接好的程序装载到控制机中。3．打开专用图形界面，运行程序，观察电机转速，分析其响应特性。4.注意：在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0的状态应保持上次的状态。当DOUT0为1时，直流电机将停止转动；当DOUT0为0时，直流电机将全速转动，如果长时间让直流电机全速转动，可