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求基于PI控制的直流电机调速控制系统及控制方法

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2021-11-22 07:39:27　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答储蓄叛逆该类别下有 32 个回答。邀请回答尼克wo 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报刘超相关推荐 • 怎样去设计一种基于单片机的无刷直流电机PID调速控制系统 1961 • 求开发24V直流电机PWM调速与液晶数显控制 9428 • 怎样去设计一种基于单片机的无刷直流电机PID调速控制系统？ 1223 • 直流电机调速控制 3416 • 直流电机调速系统详解 1873 • 直流电机是否可以用变频器控制 15473 • 直流电机调速控制器 2227 • 如何去实现对无刷直流电机的转速和方向的控制？ 2395 • 单片机PWM控制直流电机调速 5303 • 控制直流电机的正转反转和PWM调速直流电机驱动，单片机... 3295 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 本发明属于传感器技术领域，具体涉及种一种基于PI控制的直流电机调速控制系统及控制方法。背景技术：直流电机有广泛的应用。如何控制和调整电机的转速是工程和实验领域要解决的问题之一。通常采用PWM波控制电机的转速，根据PWM波的占空比调整电机的转速，但是在实验和实际应用中，经常会发现，给一个固定占空比的PWM波，电机的转速并不能达到一个稳定的速度。因此，对电机的控制采用经典的PID控制，PID控制中P是比例系数，使得电机速度尽快到达设定值，但P、I、D的参数变化范围很大，很难找到合适的参数。技术实现要素：为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于PI控制的直流电机调速控制系统及控制方法，为解决直流电机速度控制问题，采用增量式PI控制方法，设计了无刷直流电机速度控制器。对模拟调节器进行了离散化处理，每隔10ms用编码器测速一次，并进行适当的软件滤波，用计算出速度差作为控制量，用离散的差分方程代替连续的微分方程，用软件实现了PI控制算法。搭建了基于STM32的实验平台，给出了P和I参数整定方法，并通过大量实验得到了合适的P和I的系数，验证了该增量式PI控制方法的正确性。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于PI控制的直流电机调速控制系统，包括控制中心模块、显示模块，电机驱动模块、带编码器的直流电机模块、按键模块。控制中心模块单向接收按键模块、带编码器的直流电机模块信号，单向传输信号给显示模块、电机驱动模块，电机驱动模块单向传递信号给带编码器的直流电机模块。用按键预制电机的转速，控制中心模块向电机驱动模块发送信号并产生PWM波，电机驱动模块驱动直流电机旋转。编码器测得直流电机的转速并将其反馈给控制中心模块。控制中心将设定速度与测量速度进行比较，得到速度差。根据速度差进行PI控制，改变PWM波的占空比，最终使得测量速度接近与设定速度，实现对直流电机的调试控制。在显示模块上显示PWM波占空比，设定速度、测量速度、当前P和I的系数等信息。所述的控制中心模块由软件和硬件组成，硬件由STM32F103ZET6微处理器组成，软件包括测速、PI控制、显示等。所述的带编码器的直流电机模块由带有编码器的小型直流电机组成，用于直流电机旋转并用编码器进行测速。所述的按键模块由按键检测电路组成。用于设定电机转速和调节P和I的参数。所述的电机驱动模块由TB6612直流电机驱动模块构成。用于驱动直流电机旋转。所述的显示模块由TFT1.44寸真彩液晶屏构成，用于显示PWM波占空比，设定速度、测量速度、当前P和I的系数等信息。一种基于PI控制的直流电机调速的控制方法，包括以下步骤： 1)对中心控制模块STM32F103ZET6的定时器A、定时器B、PWM波、硬件SPI进行初始化，定时器A初始化为10ms中断一次，在中断中主要进行电机测速和PI控制，定时器B初始化为计数方式，每隔10ms读取一次编码器的输出值，得到直流电机的实际转速；用按键模块设置电机的转速； 2)启动电机转动，10ms中断时间到，进定时器A中断，编码器测速，得到实际速度值，用设定值减去测量值，得到速度差e，用式中，e(k)为本次误差，e(k-1)为上次误差，e(k-2)为上上次误差，PWM代表PWM波占空比的增加量。Kp为比例系数P, Ki为积分系数； 3)计算得到PWM的增量，重新修改PWM值，调整电机转速，若测量值小于设定值，则PWM增大，提高电机转速；若测量值大于设定值，则PWM减小，降低电机转速； 4)为了找到合适的P和I的系数Kp和Ki，对于每一个固定的Kp和Ki值，连续测量500次，然后修改Kp或Ki值，自动加1或者减1，在一定的范围内，连续测量多组Kp和Ki的值所对应的速度值，将其导入MATLAB下进行分析，确定最终的Kp和Ki的值。本发明的有益效果是： 1)本发明能够实现直流电机的恒速旋转。 2)采用按键模块，可设定电机转速并修改PI控制时的P和I的参数。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的工作流程图。其中，1为控制中心模块；2为显示模块；3为电机驱动模块；4为带编码器的直流电机模块；5为按键模块。具体实施方式以下结合附图对本发明进一步叙述。如图1所示，基于PI控制的直流电机调速控制系统及方法，包括控制中心模块1、显示模块2、电机驱动模块3、带编码器的直流电机模块4、按键模块5。控制中心模块1单向接收按键模块5、带编码器的直流电机模块4信号，单向传输信号给显示模块2、电机驱动模块3，电机驱动模块3单向传递信号给带编码器的直流电机模块4。用按键预制电机的转速，控制中心模块向电机驱动模块发送信号并产生PWM波，电机驱动模块驱动直流电机旋转。编码器测得直流电机的转速并将其反馈给控制中心模块。控制中心将设定速度与测量速度进行比较，得到速度差。根据速度差进行PI控制，改变PWM波的占空比，最终使得测量速度接近与设定速度，实现对直流电机的调试控制。在显示模块上显示PWM波占空比，设定速度、测量速度、当前P和I的系数等信息。所述的控制中心模块1由软件和硬件组成，硬件由STM32F103ZET6微处理器组成，软件包括测速、PI控制、显示。所述的带编码器的直流电机模块4由带有编码器的小型直流电机组成。用于直流电机旋转并用编码器进行测速。所述的按键模块5由按键检测电路组成。用于设定电机转速和调节P和I的参数。所述的电机驱动模块3由TB6612直流电机驱动模块构成。用于驱动直流电机旋转。所述的显示模块2由TFT1.44寸真彩液晶屏构成，用于显示PWM波占空比，设定速度、测量速度、当前P和I的系数等信息。如图2所示，一种基于PI控制的直流电机调速的控制方法，包括以下步骤： 1)对中心控制模块STM32F103ZET6的定时器A、定时器B、PWM波、硬件SPI进行初始化，定时器A初始化为10ms中断一次，在中断中主要进行电机测速和PI控制，定时器B初始化为计数方式，每隔10ms读取一次编码器的输出值，得到直流电机的实际转速；用按键模块设置电机的转速； 2)启动电机转动，10ms中断时间到，进定时器A中断，编码器测速，得到实际速度值，用设定值减去测量值，得到速度差e，用式中，e(k)为本次误差，e(k-1)为上次误差，e(k-2)为上上次误差，PWM代表PWM波占空比的增加量。Kp为比例系数P, Ki为积分系数； 3)计算得到PWM的增量，重新修改PWM值，调整电机转速，若测量值小于设定值，则PWM增大，提高电机转速；若测量值大于设定值，则PWM减小，降低电机转速； 4)为了找到合适的P和I的系数Kp和Ki，对于每一个固定的Kp和Ki值，连续测量500次，然后修改Kp或Ki值，自动加1或者减1.在一定的范围内，连续测量多组Kp和Ki的值所对应的速度值，将其导入MATLAB下进行分析，确定最终的Kp和Ki的值。

2021-11-22 14:27:16 评论举报李微波