实验八-电机调速实验

实验八电机调速实验一．实验目的1.了解直流电机调速系统的特点。2.研究采样周期T对系统特性的影响。3.研究电机调速系统PID控制器的参数的鉴定方法。二．实验仪器1.EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台。2.PC计算机一台。3.直流电机控制实验对象一台。三．控制的基本原理1.系统结构图示于图8-1.2.系统的基本工作原理整个电机调速系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成速度采集、PID运算、产生控制电枢电压的控制电压，第二部分由传感器信号整形，控制电压功率放大等组成。电机速度控制的基本原理是：通过D/A输出-2.5v~+2.5v的电压控制7812的输出，以达到控制直流电机电枢电压的目的。速度采集由一对霍尔器件完成，输出脉冲信号的间隔反应了电机的转速。第二部分电路原理图见附录二。3.PID递推算法：如果PID调节器输入信号为e(t)，其输送信号为u(t)，则离散的递推算法如下：Uk=Kiek2+Kd(ek-ek-1)其ek2是误差累计和。四．实验内容1.设定电机的速度在一恒定值。2.调整P、I、D各参数观察对其有何影响。五．实验步骤1.启动计算机，双击桌面”计算机控制实验”快捷方式，运行软件。2.测试计算机与实验箱的通信是否正常，通信正常继续。如果通信不正常查找原因使其正常后才可以继续进行实验。3.20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱电源。开环控制4.在实验项目的下拉列表中选择实验八[八、电机调速]，鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框，在参数对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示显示实验结果。测量系统响应时间Ts和超调量。5.重复步骤4，改变参数设置，观测波形的变化，记入下表：性能指标给定电压阶跃响应曲线Tp(秒)Ts(秒)5000062362330000562562-20000562562-45000607607闭环控制6.在实验项目的下拉列表中选择实验八[八、电机调速]，鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框，选择PID，在参数设置窗口设置电机控制对象的给定转度以及Ki、Kp、Kd值，点击确认在观察窗口观测系统响应曲线，测量系统响应时间Ts和超调量。7.重复步骤6，改变PID参数，观测波形的变化，记入下表中：性能指标参数阶跃响应曲线Tp(ms)Ts（ms）KpKiKd0.50.10.15.754714131.00.080.55.757715501.00.021.001443144310.041.00303303根据系统初始状态的大超调量和慢响应，可以先大范围试着调节Kp和Ki，再根据改善后系统性能微调Kp和Ki已达到最优性能。尽量避免调节Kd，在此系统，会引入噪声等外界干扰使系统性能变差。当电机本身的物理元件间的松动也会造成类似的干扰和影响。