A1-直流电机控制实验报告重点.docxVIP

实验一 不同转动惯量下直流电机 PID 参数调整 本组人员： 实验分工： 负责撰写实验报告，记录和分析数据； 负责软件操作和数据分析一、实验目的1、 掌握整定直流伺服驱动器 PID 参数的方法2、 理解不同转动惯量对系统性能指标的影响二、实验设备1、 直流伺服系统控制平台，GSMT2012；2、 PC、Easy Motion Studio 软件；三、实验原理转动惯量是刚体转动时惯量的度量， 其量值取决于物体的形状、 质量分布及转轴的位置。转动惯量在旋转动力学中的质量，所以当系统转动惯量增大后，相同的控制器参数情况下，系统的性能指标一定下降。为保持原有的性能指标，必须重新整定 PID 参数。实验步骤 打开Easy Motion Studio 软件，进入软件界面后，依次打开View—Project—Setup —Edit，然后按要求对直流电机的参数进行调整，当对电机的参数调整完成后，可通过“COM1”口下载到电机的控制器中，接着进入速度环，电流环和位置环的调整界面，依次通过调节Kp,Ki或Kd来实现预期的性能。原始数据记录及分析速度环的整定调整Kp初始给定Kp=626.7,Ki=2.134调整Kp=450，Ki不变调整Kp=500，Ki不变调整Kp=510，Ki不变调整Kp=507，Ki不变调整Kp=508，Ki不变通过观察实验曲线，发现当Kp=508时实际曲线与理论曲线拟合的最好，所以取定Kp=508（2）调整Ki给定Kp=508，调整Ki=1.8给定Kp=508，调整Ki=2.5给定Kp=508，调整Ki=20给定Kp=508，调整Ki=45通过观察实验曲线，发现当Ki=45时实际曲线与理论曲线拟合的最好，所以取定Ki=45综上，适合该直流电机速度环的PID参数为Kp=508，Ki=45电流环的整定调整Kp 初始给定Kp=1.359,Ki=0.2171调整Kp=20，Ki不变调整Kp=5，Ki不变调整Kp=1，Ki不变调整Kp=2，Ki不变调整Kp=1.36，Ki不变通过观察实验曲线，发现当Kp=1.359时实际曲线与理论曲线拟合的最好，所以取定Kp=1.359调整Ki 给定Kp=1.359，调整Ki=1给定Kp=1.359，调整Ki=0.5给定Kp=1.359，调整Ki=0.10001给定Kp=1.359，调整Ki=2给定Kp=1.359，调整Ki=5通过观察实验曲线，发现当Ki=5时虽然实际曲线的瞬态响应与理论曲线有一定差别，但稳态响应与理论曲线拟合的最好，所以取定Ki=5综上，适合该直流电机电流环的PID参数为Kp=1.359，Ki=5六、实验总结1、 直流伺服电机的控制框图；2、 分析 Kp、Ki、Kd 对直流电机主要三个参数（电流、速度、位置）的影响。 答：（1）速度环是PI控制器手动调节，即调节Kp,Ki，同时使Kd=0（不含微分环节），从实验截图中可以直观的看出，当调整Kp当其对曲线影响不大时，Ki逐渐增大，速度实际曲线和理论曲线越来越接近。结合理论知识，PI校正器相当于给系统开环传递函数增加了一个极点和一个零点，结果使系统阶数增加一阶，这样可以使系统的稳态误差得到一级改善。虽然PI校正器的积分环节可以将为常数的稳态误差减为零，但是，因为系统阶数的增加，会使校正系统的稳定性降低，如果参数Kp和Ki的选择不当，甚至会变得不稳定。 (2)电流环整定过程中，也用的PI控制器，与速度环类似,增大Kp可以减小误差，但会影响系统的稳定性；而Ki的增大，可以使稳态误差明显减小，即实际电流曲线和理论电流曲线接近程度越来越大，提高系统的无差度。 （3）位置环的整定是采用PID控制器调节，调整Kp,Ki,Kd三个参数，即同时采用比例，积分，微分三个环节对系统进行调节，理论上，Kp和Ki的作用同上，不再赘述；对于微分环节，增大Kd可以减小超调，减小调整时间