西安交通大学自控实验五直流电机转速控制系统设计实验报告.pdfVIP

自动控制原理实验报告

实验5

2015-12-20

实验五直流电机转速控制系统设计

一、实验目的

1.了解直流电机转速测量与控制的基本原理。

2.掌握LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。

3.熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID

控制原理。

二、实验设备

计算机一台，NIELVIS多功能虚拟仪器综合实验平台一套，

LabVIEW软件，万用表一个，直流电机一个，光电管一个，电阻若干，

导线若干。

三、实验任务

1.使用NIELVIS可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，

并通过改变电压改变其运行速度；

2.通过光电开关测量马达转速；

3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于

计算机实现一个转速自动控制系统。

四、实验步骤

任务一：通过可变电源控制马达旋转

1

任务二：通过光电开关测量马达转速

任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速

编程思路：PID控制器输入SP为期望转速输出，PV为实际测量得到

的电机转速，MV为PID输出控制电压。其中SP由前面板输入；PV通

过光电开关测量马达转速得到；将PID的输出控制电压接到“可变电

源控制马达旋转”模块的电压输入控制端，控制可变电源产生所需的

直流电机控制电压。通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏

差，通过PID控制器产生控制信号，达到直流电机转速的负反馈控制。

PID参数：比例增益：0.002积分时间：0.010微分时间：0.006

采样率和待读取采样：采样率：500kS/s待读取采样：500

启动死区：电机刚上电时，速度为0，脉冲周期测量为0，脉冲频率

测量为无限大。通过设定转速的“虚拟下限”解决。本实验电机转速

2

最大为600r/min。故可将其上限值设为600r/min，超过上限时，转

速的虚拟下限设为100r/min。

改进：利用LabVIEW中的移位寄存器对转速测量值取滑动平均。

四、实验截图【程序框图】

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【程序运行结果】

五、实验总结

通过实验，我了解了直流电机转速测量与控制的基本原理，学习

了LabVIEW图形化编程方法来编写电机转速控制系统程序。实验

中也出了不少问题，有一部分是连线和器件上的问题，实验中的

每一个细节都不能疏忽，另外PID参数对系统性能的影响也不容

忽视，经过不断的尝试才发现一些规律，最终才找到比较满意的

参数。总之，这次试验难度较之前有提升，收获也比较多，对于

自动控制的实际应用有了更深入更直观的了解。

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