直流电机 PID 控制系统仿真研究(Simulink实现）

news2024/12/25 9:03:06

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📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

1.1 PID 应用范围广

1.2 PID 参数较易整定

1.3 PID 控制器在实践中也不断地得到改进

1.4 直流电机数学模型

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Simulink代码实现

💥1 概述

直流电机是将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它具有运行效率高、控制精度高、调速性能好、速度高、体积小等一系列优点。因此，近年来在各个领域内得到了广泛的应用。随着人们生活水平的提高，它的产品质量、性能、精度、功能以及功耗、自动化程度、价格问题等广泛受到业界的关注。那

么，由于直流电机结构简单、运行可靠、维护方便等优点，现已广泛应用于各种调速驱动场合。这些芯片控制功能强，保护功能完善，工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单、抗干扰能力强，特别适用于工作环境恶劣、对控制器体积、价格性能比要求较高的场合[1-2]。

在工程实践中，直流电动机以其稳定的性能，良好的调速性，得到了工业生产的认可和应用，这就使得对直流电动机的控制成为了越来越多人研究的重点。直流电动机的控制主要采用的为常规的 PID 控制技术，PID控制及其控制器或智能 PID 控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID 控制器产品，各大公司均开发了具有 PID 参数自整定功能的智能调节器（intelligent regulator ），其中 PID 控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现[3]

PID 由于其用途广泛、使用灵活，系列化产品已相对成熟。由于 PID 控制器通过 Kp，Ki 和 Kd 3 个参数的设定，因此它在使用的时候只需设定 3 个参数（Kp， Ti 和 Td）即可。在一些情况下，并不一定需要取全部 3 个单元，可以取其中的一至两个单元，但是不管怎么操作它的比例控制单元是不可或缺的，那么我们采用 PID 控制有以下 3 个主要原因。

1.1 PID 应用范围广

虽然许多工业过程是时变的或非线性，但是我们只需通过对其进行简化就可以变成动态特性不随时间变化和基本线性的系统，这样即可以达到 PID 的可控。

1.2 PID 参数较易整定

PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，它是根据被控过程的特性确定 PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。也就是说 PID 参数 Kp，Ti 和 Td 可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，那么，PID 参数就可以重新整定。