计算机控制技术 课程设计报告
题 目 电加热炉计算机温度测控系统设计 学院(部) 电子信息工程学院 专 业 自 动 化
学生姓名 何 光 斌
学 号 200810311127 年级 2008级一班 指导教师 喻 晓 红 职称 讲 师
2011年 7月1日
目 录
绪 论 ............................................ 1 系 统 设 计 ...................................... 2 1.系统概述 ..................................... 2 2.直流电机的速度控制方案 ....................... 3 3.速度设定值和电机转速的获取 ................... 4 4.非线性变速积分的PID算法 ..................... 4 4.1 PID算法的数字实现 ....................... 4 4.2数字PID参数整定方法 ..................... 7 4.3 经典PID算法的积分饱和现象 .............. 9 4.4 变速积分的PID算法 ...................... 9 4.5 非线性变速积分的PID算法 ............... 10 5.计算机控制仿真及分析 ........................ 10 5.1实验仿真步骤以及理论分析： .............. 11 5.2 系统仿真结论以及分析 ................... 12 总 结 ......................................... 13 参 考 文 献 ..................................... 14
绪 论
在现实生活中的各个运动系统环节，都少不了电机的积极作用，所以，能够控制好电机，一来能够节约能耗，二来能使电机输出我们所需要的效果，从而提高效率。本次课程设计本质就是控制电机的转速，使电机输出我们想要的转速，为此，我们通过PID控制器对晶闸管直流单闭环调速系统进行控制，同时与各种电路相互结合，达到对电机的控制。选用合理的参数整定方法合理选择KP、TI、TD以及采样周期T，使系统在超调不大的情况下快速响应。
数字PID闭环直流电机调速控制系统是将电能转换成机械能的装置，它主要包括有调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型。而各种系统又往往都是通过控制转速来实现的，因此选用PID控制器作为转速控制器是本系统的重要措施。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到广泛应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M系统），它相比于旋转变流机组及离子拖动变流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。在分析了直流电机闭环速度控制方案的基础上,针对PID算法在直流电机应用中出现的种种问题,给出了相应的解决方法，提出了非线性变速积分PID算法,成功地解决了在低采样周期时PID算法的积分饱和问题。
本课程设计为V-M双闭环不可控直流调速系统设计，报告首先根据设计要求确定调速方案和主电路的结构型式，然后对电路各元件进行参数计算，包括整流变压器、整流元件、平波电抗器、保护电路以及电流和转速调节器的参数确定。进而对双闭环调速系统有一个全面、深刻的了解。
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