电机控制软件：CODESYS二次开发_（4）.电机控制算法实现.docx

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电机控制算法实现

在前一节中，我们介绍了电机控制软件的基本架构和功能模块。接下来，我们将深入探讨电机控制算法的实现。电机控制算法是电机控制系统的核心部分，决定了系统的性能和稳定性。本节将详细介绍几种常见的电机控制算法，包括PID控制、速度控制、位置控制和电流控制，并提供具体的代码示例。

1.PID控制

PID（比例-积分-微分）控制是工业控制中最常用的控制算法之一。它通过比例、积分和微分三个部分来调整系统的输出，以达到对电机的精确控制。

1.1基本原理

PID控制的基本原理是通过误差的当前值（P）、误差的累积值（I）和误差的变化率（D）来计算控制信号。具体公式如下：

u

其中：

ut

et

Kp

Ki

Kd

1.2代码实现

在CODESYS中，我们可以使用TwinCATPLC的库函数来实现PID控制。以下是一个简单的PID控制代码示例：

FUNCTION_BLOCKFB_PID

VAR

//输入变量

SetPoint:REAL;//设定值

MeasuredValue:REAL;//实测值

//输出变量

ControlOutput:REAL;//控制输出

//PID参数

Kp:REAL;//比例系数

Ki:REAL;//积分系数

Kd:REAL;//微分系数

//内部变量

Error:REAL;//误差

Integral:REAL;//积分

Derivative:REAL;//微分

LastError:REAL;//上一次误差

LastTime:TIME:=T#0s;//上一次时间

END_VAR

//计算误差

Error:=SetPoint-MeasuredValue;

//积分部分

Integral:=Integral+Error*T#1s;

//微分部分

Derivative:=(Error-LastError)/(T#1s-LastTime);

//计算控制输出

ControlOutput:=Kp*Error+Ki*Integral+Kd*Derivative;

//更新内部变量

LastError:=Error;

LastTime:=T#1s;

1.3代码解释

输入变量：SetPoint是设定值，MeasuredValue是实测值。

输出变量：ControlOutput是控制信号的输出。

PID参数：Kp、Ki和Kd分别是比例、积分和微分系数。

内部变量：

Error：当前误差。

Integral：误差的累积值。

Derivative：误差的变化率。

LastError：上一次的误差。

LastTime：上一次的时间。

计算误差：Error是设定值与实测值的差。

积分部分：Integral是误差的累积值，通过每次循环将误差乘以时间间隔累加。

微分部分：Derivative是误差的变化率，通过当前误差与上一次误差的差值除以时间间隔计算。

计算控制输出：ControlOutput是比例、积分和微分部分的和。

更新内部变量：更新LastError和LastTime以供下一次循环使用。

2.速度控制

速度控制是电机控制中的一种常见算法，用于确保电机的转速稳定在设定值。速度控制通常与PID控制结合使用，以实现更精确的控制。

2.1基本原理

速度控制的基本原理是通过测量电机的实际转速并与设定转速进行比较，然后通过PID控制器调整电机的输入电压或电流，以使实际转速接近设定转速。

2.2代码实现

以下是一个速度控制的代码示例：

FUNCTION_BLOCKFB_SpeedControl

VAR

//输入变量

SpeedSetPoint:REAL;//转速设定值

SpeedMeasured:REAL;//转速实测值

//输出变量

VoltageOutput:REAL;//电压输出

//PID控制器

PIDController:FB_PID;

//内部变量

TimeStep:TIME:=T#100ms;//时间步长

END_VAR

//调用PID控制器

PIDController(SetPoint:=SpeedSetP