毕业论文-臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计精选.doc

安 徽 农 业 大 学 毕 业 论 文（设计） 论文题目 臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计 姓 名 学 号 院 系 工 学 院 指导教师 职 称 教 授 中国·合肥 二〇一五年五月 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控制器的基本原理 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理 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理 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 Abstract 24  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激光雷达系统的探测性能。的主要工作是设计一种可靠频率稳定控制系统用于稳定多通道斩光器的频率。内容分为以下几个部分：（）综合概述和原理，主要介绍了 关键词：臭氧激光雷达 LabVIEW 直流电机 比例积分微分（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、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，人们为它的成型和广泛采用采用做出许多尝试和努力，使其成为工业中。在计算机快速发展之后， 从上世纪30 年代至今，科技发展加快，技术不断更迭，自动化技术也是如此，并且依旧是工业生产和科学研究的重要技术。在如今大型设备中，自动化装置是必不可少的，缺少自动化装置和技术，许多大型的生产和研究无法良好开展。而实际上，作为国家与企业工业现代化的水平标准的判断技术，自动化已经达到任何技术都无法替代的重要位置。不断的与时俱进和经验积累使得自动化技术的适应性和易用性更强，应用于工农业以及国防等重要行业 PID控制器具有诸如结构更简单、可用性强、控制效果优异、鲁棒性强等特点，为迄今为止最稳定的控制方法。相关参数对应于具体的物理意义，此点使其更加容易理解，且整定方法成熟，已经具有完整的理论和分析体系，因此被工程师所青睐，在过程控制系统中得到广泛应用。 直流电机在现代社会有着广泛的应用，已经是人类生产活动必不可少的动力与控制仪器。相比于其他电机而言，直流电机起动速度更快、过载能力强、制动转矩更大，而且它的可调范围更广，调节更平滑，在起动和调速要求较高的生产和研究机械上被广泛使用。作为最成熟且得到广泛利用的控制算法，PID（比例-积分-微分）控制算法具有整定简单（多依靠经验）、理论原理容易理解、使用方便等特点。从应用方面看，大到重工业企业小到日