实验五 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控制规律与算法实现。

二、实验设备

PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块。

三、实验内容

典型的直流电机调速实验的系统方框图如图11-1所示：

数字给定+-测速电路数字PID控制器驱动电路直流电机

图11-1 典型的直流电机调速实验的系统方框图

根据系统方框图，直流电机闭环调速控制系统实验线路图设计如图11-2所示，实验中将图中画“○”的线接好。控制机算机的“DOUT0”表示386EX的I/O管脚P2.0，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。

控制计算机i386EX CPU P2.0 DOUT0AA’- 2HR驱动单元+12直流电机+ 1 (主8259IRQ7)INT3IRQ7霍尔输出

图11-2 直流电机闭环调速控制系统实验线路图

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。

主程序PWM发生子程序系统初始化与系数转换标志 pwm=1?NYaa1=0?Y标志pwm=2bb1=bb/2N采样周期到否？Y采样周期变量清零Naa1电机停止 DOUT0=1取YK反馈值N调用PID子程序标志 pwm=2?Ybb1=0?溢出处理Nbb1电机停止 DOUT0=0赋PWM所需值Y标志pwm=1aa1=aa/2返回

定时中断服务程序测速中断服务程序采样周期变量加1MARK=0 ？NY调用PWM发生子程序MARK=0NMARK=1MARK=1 ？Y转速累加VADD=VADD+1取定时中断程序中转速累加值VADD，计算电机转速VADD清零中断返回中断返回

图11-3直流电机闭环调速控制系统程序流程图

四、实验步骤

1．参照图11-3的程序流程图，其中的PID子程序采用积分分离法PID，编写实验程序，编译、链接。

2．按图11-2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．若不满意，改变参数：积分分离值Iband、比例系数KPP、积分系数KII、微分系数 KDD的值后再观察其响应特性，选择一组较好的控制参数并记录下来。

表11-1 控制参数表

项目 参数 1．例程中参数响应特性 2．去掉IBAND 3．自测一组较好参数 IBAND 0060H 0000H 0010H KPP 1060H 1060H 6100H KII 0010H 0010H 0018H KDD 0020H 0020H 000BH 超调 15% 20% 8% 稳定<2%时间 4．8秒 5.2秒 2.5秒 5．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，可能会导致电机单元出现故障，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0的排线拔掉或按系统复位键。

五、实验结果

电机响应曲线：

实验总结及建议：

此实验是我们的课程实验，实验的内容是我们课堂上学习的相关知识的应用，对我们来说这些知识是我们应该好好掌握的。运用书本所学，好好分析得到结论，有利于我们对知识的理解。由于实验的时间有限，我们无法对所有的内容有很好的理解，我希望老师可以在试验前给我们以很好的引导，不要把时间浪费在不必要的事情上，而要有所着重点，在有限的时间里使我们尽可能学习更多的知识。

在此，要谢谢老师在我们出现问题时的耐心解答。