臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计.pdfVIP

臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计 第0页共1页 目 录 1.绪论1 1.1研究背景与意义1 1.2国内外研究进展1 1.3研究问题提出3 2.系统PID控制原理及算法仿真3 2.1 PID控制器的基本原 3 2.2 控制参数对控制性能的影响 4 2.2.1比例系数 对控制系统的影响4 2.2.2积分时间 对控制系统的影响 4 2.2.3微分时间 对控制系统的影响5 2.3 PID控制算法 5 2.3.1PID位置式控制算法 5 2.3.2PID增量式控制算法 6 2.4 直流电机PID控制系统建模及仿真 6 2.4.1直流电机的数学模型 6 2.4.2 MATLAB仿真分析 7 3.控制系统硬件设计9 3.1控制系统硬件设计原 9 3.2频率稳定系统硬件设计10 4.控制系统软件设计12 4.1控制系统软件设计原 12 4.2控制程序前面板13 4.3控制程序程序框图13 5.试验与分析15 5.1试验操作15 5.2结果分析15 总结20 参考文献21 致 谢23 ABSTRACT24 臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计 第1页共1页 臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计 第0页共24页 臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制 系统设计 摘要：臭氧激光雷达多通道斩光器的频率作为臭氧激光雷达的主脉冲信号有着同 步激光雷达系统中各个部件的重要作用，因此其稳定性直接影响臭氧激光雷达 系统的探测性能。本论文的主要工作是设计一种可靠的频率稳定控制系统，用于 稳定多通道斩光器的频率。论文主要内容分为以下几个部分：（1）综合概述和原 理，主要介绍了PID控制器的起源、发展历史以及其原理与算法。（2）系统的主要 设计工作和研究成果，主要介绍了系统的软硬件设计与模拟分析,并以PID控制 模块为控制核心，实现稳定直流电机的频率的目的，为进一步研究和优化直流电 机控制方法提供了基础。本文具有一定可扩展性，例如参数自改变算法，抑制噪 声算法，优化调节速度算法等。本文为直流电机控制方法研究提供了一定的现实 意义。 关键词：臭氧激光雷达 LabVIEW 直流电机 比例 分微分（PID）控制器 MATLAB 1.绪论 1.1研究背景与意义 随着科学技术的发展，以自动化控制为核心的电机控制技术在工业生产和 科学研究中占有越来越重要的地位。近些年来，关于智能控制的研究越来越广泛 ，且在许多领域得到了应用，因智能控制具有无需对象的精确数学模型和较强的 鲁棒性的特点，而被许多学者应用于电机控制系统的研究。在如今电气时代，电 机对人们生活密不可分，被应用于宽泛的领域中，直流电机精确控制的研究与实 现，提高了控制精确度与响应速度，也为进一步研究和优化直流电机控制方法提 供了基础。 1.2国内外研究进展 电机大约诞生于19世纪70年代，主要种类有直流电机和交流电机，在电机被 应用后人类社会从此产生翻天覆地的变化，电机使人类可以抛弃过去笨重的蒸 汽机，成为更受欢迎的动力机械，已经在人类的现代化和城市化事业中起到巨大 的推动作用。至21世纪，电机衍生出越来越多种类而且更多的新技术被使用到电 臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计 第1页共24页 机中，传统的电机与新技术融合后，继续作为全社会广泛的动力机械和控制机械 。 根据不同运行原理，电机主要分为交流和直流电机两大类，交流电机是使用最多 的电机，工业生产所需的动力多半需要交流电机提供。而直流电机具备优秀的起 [11] 、制动性能，适宜在大范围内光滑调速，在很多精密仪器中广泛应用 。 PID控制理论形成于1922年，米罗斯基(N.Minorsky)对位置控制系统做了详 细分析后，在依照PID两个控制功能的基础上总结出了控制规律公式。PID调节器 从诞生到如今已已经过去了近一个世纪，人们