南工建自控課設(shè)有刷直流電機有刷直流電機速度閉環(huán)設(shè)計及實物調(diào)試

1、成績南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書（論文）題目閉環(huán)設(shè)計及實物調(diào)試課程名稱自動控制原理院系電力工程學(xué)院專業(yè)建筑電氣與智能化班級建筑電氣學(xué)生姓名設(shè)計時 間2014.12.15-2014.12.27設(shè) 計地點工程實踐中心 8-323指導(dǎo)教師2014年12月 南京自動控制原理課程設(shè)計目錄一課程設(shè)計任務(wù)書 3二軟件仿真單元 7三硬件調(diào)試單元 17四總結(jié) 25五參考文獻 26自動控制原理課程設(shè)計南京工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱院(系、部3、中心:)專業(yè)班級姓名學(xué)號同組學(xué)生姓名起止日期指導(dǎo)教師自動控制原理電力工程學(xué)院建筑電氣與智能化建筑電氣2014.12.15-2014.12.27自動控制原理課程設(shè)計1 課程

2、設(shè)計應(yīng)達到的目的1、通過有刷直流電機速度閉環(huán)仿真及實物調(diào)試熟悉課程設(shè)計的基本流程；2、掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模；3、掌握控制系統(tǒng)性能的根軌跡分析或時域特性分析；4、掌握頻率法校正或根軌跡法校正；5、能夠根據(jù)性能指標(biāo)，設(shè)計控制系統(tǒng)，并完成相應(yīng)實驗驗證系統(tǒng)的設(shè)計和實驗操作;6學(xué)會用MATLAB進行基本仿真。2 課程設(shè)計題目及要求課程設(shè)計題目：有刷直流電機速度閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計及實驗研究課程設(shè)計要求：1 分析系統(tǒng)的工作原理，進行系統(tǒng)總體設(shè)計。2 選擇系統(tǒng)主電路各元部件。3進行觸發(fā)電路、速度環(huán)電路的設(shè)計，并完成其單元調(diào)試。4構(gòu)成開環(huán)系統(tǒng)，并測其動態(tài)特性。5.測出各環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)及其時間常數(shù)。6 分析單閉環(huán)系

3、統(tǒng)的動態(tài)性能。7. 比較開環(huán)時和單閉環(huán)時的動態(tài)響應(yīng)。8. 軟件仿真部分構(gòu)成速度閉環(huán)系統(tǒng)，并測其動態(tài)性能指標(biāo)和提出改善系統(tǒng)動態(tài)性能的方 法，使得系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)滿足 c%20%, tr v0.15s,ts<0.85s.9硬件調(diào)試部分需對硬件的組成加以認(rèn)識，對硬件進行接線，將硬件與控制箱進行連接， 并調(diào)節(jié)使之穩(wěn)定，通過示波器觀察后逐步調(diào)節(jié)達到優(yōu)化設(shè)計。10.對本課程設(shè)計提出新設(shè)想和新建議。自動控制原理課程設(shè)計3 課程設(shè)計任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書、圖紙、實物樣品等要求 課程設(shè)計任務(wù)（1）復(fù)習(xí)有關(guān)教材、到圖書館查找有關(guān)資料，了解速度閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。（2）總體方案的構(gòu)思

4、根據(jù)設(shè)計的要求和條件進行認(rèn)真分析與研究，找出關(guān)鍵問題。廣開思路，利用已有 的各種理論知識，提出盡可能多的方案，作出合理的選擇。畫出其原理框圖。（3）總體方案的確定可從頻域法、跟軌跡法分析系統(tǒng)，并確定采用何種控制策略，調(diào)整控制參數(shù)。（4）系統(tǒng)實現(xiàn)搭建系統(tǒng)上的硬件電路，實現(xiàn)開環(huán)控制，記錄實驗數(shù)據(jù)。引入閉環(huán)控制，將設(shè)計好 的控制策略實現(xiàn)其中，根據(jù)實際響應(yīng)效果調(diào)整參數(shù)直至最優(yōu)，并記錄數(shù)據(jù)4. 主要參考文獻1、薛定宇反饋控制系統(tǒng)設(shè)計與分析M.北京:清華大學(xué)出版社，2000.2、飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心.MATLAB 7輔助控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真M.北京:電子工業(yè)出版 社,2005.3、胡壽松.自動控制原理M.4

5、版.北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2001.4、 白繼平，徐德輝.基于MATLAB下的PID控制仿真J.中國航海，2004 （4） : 77-80.5、吳素平，劉飛.直流電機調(diào)速系統(tǒng)模糊控制仿真分析J.長沙電力學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué) 版）.2006.4:34-37.自動控制原理課程設(shè)計5 課程設(shè)計進度安排起止日期工作內(nèi)容112 月 15 日- 12 月 15 日12月16日一12 月17日12月18日一12月19日12月21日一12月22日12 月 23 日一12 月 25 日認(rèn)識系統(tǒng)構(gòu)成和原理分析數(shù)學(xué)建?？刂撇呗匝芯亢头抡鎸嵨锝泳€和調(diào)試撰寫設(shè)計說明書、設(shè)計計算書及資料整理6.成績考核辦法1、考核方法：平

6、時表現(xiàn)，設(shè)計成果，答辯表現(xiàn)。2、成績評定：平時表現(xiàn)30%，設(shè)計成果40%，答辯表現(xiàn)30%。教研室審查意見：教研室主任簽字：年月日院（系、部、中心）意見：主管領(lǐng)導(dǎo)簽字：年月日自動控制原理課程設(shè)計（二）正文有刷直流電機速度閉環(huán)設(shè)計及實物調(diào)試該題目包括MATLAB軟件仿真和硬件實物調(diào)試部分，軟件仿真的目的是對 系統(tǒng)先進行建模，然后設(shè)計控制器使其滿足任務(wù)書上的性能指標(biāo)要求， 并調(diào)整控 制器參數(shù)，分析控制器各參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。硬件調(diào)試的目的是為了實現(xiàn)理論和實踐的結(jié)合，將仿真得到的心得體會在硬 件平臺上加以驗證，以便得到更加形象具體的認(rèn)識。軟件仿真單元由圖1可見要想實現(xiàn)系統(tǒng)的軟件仿真必須知道四個單元

7、的傳遞函數(shù)： 控制器、 功率放大單元、直流電機和轉(zhuǎn)速測量。 其中控制器傳遞函數(shù)因設(shè)計而異， 可以選 擇PI或者PID等。轉(zhuǎn)速測量單元和功率放大單元的傳遞函數(shù)可近似為比例系數(shù)。直流電機傳遞函數(shù)需要通過數(shù)學(xué)建模得到，建模方法可參考相關(guān)文獻1和書籍，其中電機參數(shù)可參考表1。圖1直流電機調(diào)速系統(tǒng)框圖自動控制原理課程設(shè)計1直流電機的物理模型及數(shù)學(xué)建模物理模型Rf圖2直流伺服電機的物理模型U a 電樞輸入電壓(V)Ra 電樞電阻(Q )La 電樞電感(H)Uq 感應(yīng)電動勢(V)Tg 電機電磁轉(zhuǎn)矩(N m) J 轉(zhuǎn)動慣量(kg m2)b 粘性阻尼系數(shù)(N m- s) ig 流過電樞的電流(A)電機輸出的轉(zhuǎn)角

8、(rad)表1直流電機參數(shù)參數(shù)參數(shù)意義參數(shù)值1參數(shù)值2參數(shù)值3參數(shù)值5Ra電樞繞組/00.52.040.1La電樞電感/H0.0030.52.75 X10-61漢10-5J機械轉(zhuǎn)動慣量/(kg m2 /s2)0.01671-63.23 "00.06K=Ke(©)電機常數(shù)/(Nm/A)0.80.20.030.02b轉(zhuǎn)子阻尼系數(shù)/Nms0.01671.75 咒10-5-63.51 "00.3自動控制原理課程設(shè)計數(shù)學(xué)建模根據(jù)基爾霍夫定律和牛頓第二定律對圖表1所示的電機列基本方程： 公式RaLa 叫aadt公式TgBd2dt公式公式式中:對公式公式d6Uq =KedtKt

9、為電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)(Ke為感應(yīng)電動勢常數(shù)(1-4進行拉普拉斯變換,n- m a;V s) rad。得到：Ua(S)Uq(S)二 la(S)RaLa S 匚公式Tg(s)二 J s2 班s) B s v(s)公式Tg(s)二 la(S)Kt公式Uq(S)二 Ke S ：(S)設(shè)Q (s) = s 9 (s),貝U有刷直流電機模型的方塊圖如圖所示:9自動控制原理課程設(shè)計消去公式5-6的中間變量,整理得 公式9G(s) Sa；)Kt(La s Ra)(J s B) Kt Ke s即G(s)就是有刷直流電機的開環(huán)傳遞函數(shù)。 實驗選取第二組參考數(shù)值：第二組直流電機參數(shù)參數(shù)RaLaJK=Ke( Kb)b參數(shù)

10、意義電樞繞組/Q電樞電感/H機械轉(zhuǎn)動慣 量/(kg m2)電機常數(shù)/(Nm/A)轉(zhuǎn)子阻尼系 數(shù)/(N m )參數(shù)值2.00.510.21.75 X 10帶入?yún)?shù)得到電機的傳遞函數(shù)為:公式10G(s)二0.252(0.5s 2)(1s 1.75 10 )0.2 s2繪制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)10>j0.5s+2StepTransfer FenGains+1.75*10A-5Transfer Fcn1Gain1d1nsIntegratorScope圖3系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)圖0.2片開環(huán)系統(tǒng)階躍輸入響應(yīng)仿真如圖 3所示:10自動控制原理課程設(shè)計由圖表3的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的

11、單位階躍輸入的響應(yīng)，即電機輸入1V單位階躍電壓時，響應(yīng)曲線不停上升，沒達到要求，需要進行校正。3.PID校正建立系統(tǒng)的仿真模擬結(jié)構(gòu)圖圖4 系統(tǒng)仿真模擬結(jié)構(gòu)圖因為公式11PID控制器公式:1 Kp Td s) s公式12Gc（s）二 P 丄 D ss所以：P （比例系數(shù)）=Kp （比例常數(shù)）KI （積分系數(shù)）=（積分時間常數(shù)）TD （微分系數(shù)）二Kp Td （微分時間常數(shù)）分步驟實現(xiàn)系統(tǒng)的PID校正表2 齊格勒-尼克爾斯整定公式（第二種方法）控制器類型由階躍響應(yīng)整定KpTiTdP0.5 KcPI0.45 KcPc/1.2PID0.6 Kc0.5巳0.125 巳11自動控制原理課程設(shè)計進行比例(P

12、)校正控制器的傳遞函數(shù)為Gc (s) = K p對閉環(huán)系統(tǒng)只作用比例控制作用，使 Kp從0增加到臨界值Kc 由勞斯判據(jù)可得：公式13Kp G(s) 0，因此：5s320s20.4s2Kp =0s35 0.4s220 2Kp1s0.16-2 Kps02Kp當(dāng)Kp達到系統(tǒng)振蕩的臨界值時，0.16-2 Kp=0,即Kp=0.8時系統(tǒng)臨界振蕩p=Kp二 P=0.8如圖5所示調(diào)節(jié)P=0.8圖 5 P=0.8, I=0 , D=0得到如圖表6所示比例控制的系統(tǒng)臨界振蕩輸出圖6比例控制的系統(tǒng)臨界穩(wěn)定閉環(huán)輸岀12所以 Kc=0.8。自動控制原理課程設(shè)計PC為臨界振蕩的輸出波形的周期，可用示波器測量，由圖6可以

13、得出，Pc=23.6s由齊格勒-尼克爾斯整定公式可得:Kp=0.5 Kc。- P=Kp P=0.5KC=0.4如圖7所示調(diào)節(jié)P=0.4L"7 3 B J- <* JT -ajr -ok* e < e r s Z JPJLUj LZ o n. <_ ：z- o>_L JL eOKC-u-ic q1_工歹I圖 7 P=0.4, 1=0 , D=0得到如圖8所示的比例控制的系統(tǒng)閉環(huán)輸出圖8 P=0.4,1=0, D=0時比例控制的系統(tǒng)閉環(huán)輸岀由圖6和圖8可以發(fā)現(xiàn)減小P環(huán)節(jié)之后，系統(tǒng)超調(diào)量減小，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間卻增 大，因此僅只有P環(huán)節(jié)進行控制，無法達到預(yù)期的設(shè)計要求，

14、需進一步進行校正。進行比例積分（PI）校正控制器的傳遞函數(shù)為Gc（sKp Kis由齊格勒-尼克爾斯整定公式可得:Kp=0.45 Kc =0.36,13自動控制原理課程設(shè)計Ti = PC/1.2=19.667 。I P （比例系數(shù)）=Kp （比例常數(shù)）KI （積分系數(shù)）=（積分時間常數(shù)）Ti P=0.36,1=0.0183。如圖9所示調(diào)節(jié)P=0.36, 1=0.0183。圖 9P=0.36 , 1=0.0183得到如圖10所示的比例控制的系統(tǒng)閉環(huán)輸出：3T<tipB圖10 P=0.36,1=0.0183時比例控制的系統(tǒng)閉環(huán)輸岀經(jīng)反復(fù)選取P、I的值，此時系統(tǒng)很難穩(wěn)定，需加入D環(huán)節(jié)進一步進行校

15、正14自動控制原理課程設(shè)計進行比例積分微分（PID）校正控制器的傳遞函數(shù)為:Gc（s）=（心 * 1 心 Td s）Tis由齊格勒-尼克爾斯整定公式可得:Kp=0.6 Kc =0.48，Tj =0.5 FC =11.8，Td =0.125 Pc=2.95。I P （比例系數(shù)）=Kp=0.48 （比例常數(shù)）KI （積分系數(shù)）=0.0407 （積分時間常數(shù)）TD （微分系數(shù)）=Kp Td=1.416 （微分時間常數(shù)） P=0.48, l=0.0407,D=1.416。如圖 11 調(diào)節(jié) P=0.48, 1=0.0407 , D=1.416。圖 11 P=0.48 , I=0.0425 , D=1.3

16、5615自動控制原理課程設(shè)計此時系統(tǒng)仍不滿足如下性能指標(biāo)：最大超調(diào)量% <20%上升時間tr<0.15s、調(diào)節(jié)時間ts<0.85s，所以需要進一步調(diào)試。經(jīng)過調(diào)試可知，由于加入了 D作用，系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高了，可適當(dāng)增加比例增益 Kp可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，通常可將 Kp提高20 %左右。剛啟動時比例作用最大， 積分作用為0,穩(wěn)定時比例作用為0,積分作用最大。Kp增大能減小誤差，但是 Kp太大時，會引起超調(diào)，系統(tǒng)輸出達到設(shè)定值時不能立即停下來。積分作用是 累加的，比例作用和積分作用共同影響超調(diào)量和上升時間，兩者有權(quán)限切換點。 當(dāng)心不改變時且只增加Kp時，振蕩加劇。最終確定P、I、D的值

17、。如圖13所示調(diào)節(jié)P=7, 1=0.009，D=Q圖 13 P=7，1=0.009 ，D=916自動控制原理課程設(shè)計得到如圖14所示的比例控制的系統(tǒng)閉環(huán)輸出圖14P=7, 1=0.009，D=9時比例控制的系統(tǒng)閉環(huán)輸岀此時，最大超調(diào)量 -% =18% < 20%,但是上升時間tr、調(diào)節(jié)時間ts不滿足要求，因為各個系 統(tǒng)都有最優(yōu)狀態(tài)，所以只要求盡量滿足要求。三.硬件調(diào)試單元1. 設(shè)計目的 在自動控制理論實驗基礎(chǔ)上，控制實際的模擬對象，加深對理論的理解。 掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)對系統(tǒng)的動態(tài)性能的影響。2. 實驗設(shè)備 ACCCH型自動控制理論及計算機控制系統(tǒng)實驗裝置。 數(shù)字式萬用表 示波器

18、3. 設(shè)計原理圖15直流電機調(diào)速系統(tǒng)框圖17自動控制原理課程設(shè)計圖15為直流電機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，它由給定、 PI調(diào)節(jié)器、電機驅(qū)動 單元、轉(zhuǎn)速測量電路和輸出電壓反饋等幾個部分組成。在參數(shù)給定的情況下， 在PI調(diào)節(jié)器的補償作用下，直流電機可以按給定的轉(zhuǎn)速閉環(huán)穩(wěn)定運行。經(jīng)PI運算后的控制量作為驅(qū)動單元輸入信號，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速測量電路單元將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓信號，作為反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。它由轉(zhuǎn)盤、光電轉(zhuǎn)換和頻率/電壓（F/V）轉(zhuǎn)換電路組成。由于轉(zhuǎn)速測量 的轉(zhuǎn)盤為60齒，電機旋轉(zhuǎn)一周，光電變換后輸出 60個脈沖信號，對于轉(zhuǎn)速 為n的電機來說，輸出的脈沖頻率為 60n/min，我們用這

19、個信號接入以秒作 為計數(shù)單位的頻率計時，頻率計的讀數(shù)即為電機的轉(zhuǎn)速，所以轉(zhuǎn)速測量輸出 的電壓即為頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出，這里的 F/V轉(zhuǎn)換率為150HZ/V。根據(jù)設(shè)計要求改變輸出電壓反饋系數(shù)1可以得到預(yù)設(shè)的輸出電壓。4. 設(shè)計內(nèi)容及步驟設(shè)計的接線圖如圖16所示，除了實際的模擬對象、電壓表和轉(zhuǎn)速計表外， 其中的模擬電路由ACCT-II自動控制理論及計算機控制技術(shù)實驗板上的運放 單元和備用元器件搭建而成。這里給出一組參考的設(shè)計參數(shù)，僅供參考，在 實際的實驗中需聯(lián)系實際的控制對象進行參數(shù)的試湊，以達到預(yù)定的效果。 參考的試驗參數(shù)為：Ro=Ri=R2=1OOK，R3=100K1，R4=1M1，R5=

20、10K1，Ci=VlF，Rf/Ri=1丄00kVCCHA177電壓表轉(zhuǎn)速表壓率A轉(zhuǎn) 電功輸接岀 處按按可鎖 此撚轉(zhuǎn)也速舞函若一冊肌 TQTL寺E/寺 A圖16直流電機調(diào)速系統(tǒng)框圖18自動控制原理課程設(shè)計具體的設(shè)計步驟如下：1. 先將ACCT-III自動控制理論及計算機控制技術(shù)(二)和 ACCT-III自動控制理論及計算機控制技術(shù)面板上的電源船形開關(guān)均放在“OF”犬態(tài)。2. 利用ACCT-III實驗板上的單元電路U9、U15和U11，設(shè)計并連接如圖表16所示的閉環(huán)系統(tǒng)。需要注意的是，運放的鎖零信號G接到-15V。(1) 將ACCT-III面板上U1單元的可調(diào)電壓接到Ug;(2) 給定輸出接PI調(diào)

21、節(jié)器的輸入，這里參考電路中 Kd=0, R4的作用是提 高PI調(diào)節(jié)器的動態(tài)特性。(3) 經(jīng)PI運算后給電機驅(qū)動電路提供輸入信號，即將調(diào)節(jié)器電路單元的輸 出接到ACCT-III面板上的低壓直流電動機調(diào)速中的功率轉(zhuǎn)換電路的正極輸入端(IN + ),負(fù)極端(IN )接地；(4) 功率轉(zhuǎn)換的輸出接到直流電機的電樞兩端；(5) 轉(zhuǎn)速測量的輸出同時接到電壓反饋輸入端和 20V電壓表頭的輸入端， 由于轉(zhuǎn)速測量輸出的電壓為正值，所以反饋回路中接一個反饋系數(shù)可調(diào)節(jié)的反相 器。調(diào)節(jié)反饋系數(shù) 上Rf/Ri，從而調(diào)節(jié)輸出的電壓Uo。3. 連接好上述線路，全面檢查線路后，先合上 ACCT-III實驗面板上的電源 船形開

22、關(guān)，再合上ACCT-II面板上的船形開關(guān)，調(diào)整 PI參數(shù)，使系統(tǒng)穩(wěn)定，同 時觀測輸出電壓變化情況。4. 在閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，外加干擾信號，系統(tǒng)達到無靜差。如達不到， 則根據(jù)PI參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響重新調(diào)節(jié) PI參數(shù)。5. 改變給定信號，觀察系統(tǒng)動態(tài)特性。5.設(shè)計所測數(shù)據(jù)未加干擾時的電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)設(shè)給定輸入信號為階躍信號，其幅值為 5V。19自動控制原理課程設(shè)計進行比例（P）校正圖17 比例校正框圖其中R3為100KQ，調(diào)節(jié)R5的值，觀測系統(tǒng)的輸出曲線P環(huán)節(jié)中:公式14RsR3I . R=330KQ，所以 Kp=3。3。輸出曲線如下：圖 18R5=10KQII . Rs=510KQ，所以 Kp

23、=5.1。自動控制原理課程設(shè)計由圖19可以看出，Kp增大，使系統(tǒng)的誤差減小，但是系統(tǒng)的誤差不能完全消失,F面加入進行PI校正。進行比例積分（PI）校正cr圖表20比例積分校正框圖其中R3為100KQ，調(diào)節(jié)R5和C的值，觀測系統(tǒng)的輸出曲線。PI環(huán)節(jié)中：15公式Kp公式16Ti - R5c，公式17R3CI . R5 =10KQ，C=1 卩 F,所以 Kp=0.1, Ti -0.01 , Ki =0.1。輸出曲線如下:CHICHS 2U圖 20 R5=10KQ，C =1 F21自動控制原理課程設(shè)計n .R3=51OKQ, C=1u F,所以 Kp=5.1, Ti=0.51, Kj=0.1。輸出曲線

24、如下:圖 21R5=51OKQ, C =1 F&=510心，C=10 卩 F,所以 Kp=5.1, T=5.1, Kj =0.01。輸出曲線如下:8DHHis' iCHl EDGE ZCHI SU CHIS圖 22R5=510KQ, C=10 F由圖表18,19可得，在PI控制校正系統(tǒng)中，當(dāng)Ki不變（即C不變）時，改變R5 的大小，R5越大，Kp越大，超調(diào)量越小，上升時間下降，且可達到無超調(diào)情況。 當(dāng)Kp不變（即R5不變）時，改變C的大小，C越大，心越小，超調(diào)量越小，但 調(diào)節(jié)時間越長。22自動控制原理課程設(shè)計干擾加入后的電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)設(shè)定輸入信號為階躍信號和正弦波的疊加，如圖表

25、24所示，此時測試信號1為 階躍信號，測試信號2為正弦波。綜合信號輸出圖形如下:j CHI2 2U圖表24干擾的疊加信號波形圖進行比例積分（PI）校正，其中R3為100KQ，調(diào)節(jié)R5的值，觀測系統(tǒng)的輸出曲 線。圖25干擾加入后比例積分校正框圖23自動控制原理課程設(shè)計I . Rs=10KQ，C=1 卩 F,所以 Kp=0.1, Tj =0.1, Kj =0.1。輸出曲線如下：帶寬限制探頭CH 1耦合:*-3.180 s : <Uri ' :Hl EDGE ZCH2 2USCfflCH 1 k 2U<20Hz圖 26R5 =10KQ, C =1 Fn .R5 =330KQ, C

26、=1u F,所以 Kp=3.3, T =5.1, Kj =0.1。輸出曲線如下:圖 27 R5 =330KQ, C =1 卩 F由圖表26, 27可得，在干擾加入后，增大比例系數(shù) Kp可以增大系統(tǒng)的靈敏度， 并減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。小結(jié)：硬件部分的調(diào)試由于硬件的限制，無法如軟件仿真那樣很清楚的看到輸出波形隨 參數(shù)的變化，只是做了一些簡單的 PI調(diào)節(jié)，在調(diào)試過程中加深對 PI參數(shù)調(diào)節(jié)對 系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。比例環(huán)節(jié)的系統(tǒng)中，增大比例系數(shù)Kp可以增大系統(tǒng)的靈敏度，并減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但同時也會增大系統(tǒng)的超調(diào)量， 降低系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。單純的比例調(diào)節(jié)很難清除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，需要增加積分環(huán)節(jié)。比例積分控24自動控制原理課程設(shè)計制中，積分控制在存在偏差時體現(xiàn)， 可以清除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但會使信號產(chǎn)生 90度的相位滯后，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性不利， T越小，積分作用越強，靈敏度增加， 但會引起調(diào)節(jié)過程的振蕩，甚至?xí)r系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定，這一現(xiàn)象可以通過比例環(huán)節(jié) 來加以調(diào)節(jié)，兩者有一定的聯(lián)系，合理的參數(shù)選擇，可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及 動態(tài)性能。四.總結(jié)通過這次為期兩周的自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計，通過老師的講解、同學(xué)們 之間的幫助和自己對書本資料的研究，鞏固了我對自動控制原理課程的認(rèn) 識，同時熟悉了 MATLAB件的簡單運用，對 PID控制系統(tǒng)有了一定的認(rèn)識 和了解。在進行數(shù)學(xué)模型建立