直流电机 PID 控制系统仿真研究(Simulink实现）

 

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📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

1.1 PID 应用范围广

1.2 PID 参数较易整定

1.3 PID 控制器在实践中也不断地得到改进

1.4 直流电机数学模型

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Simulink代码实现

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💥1 概述

直流电机是将直流电能转换成机械能 （直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。 它具有运行 效 率 高、控 制 精 度高、调 速 性能 好、速 度高、体 积 小等 一 系列优点。 因此，近年来在各个领域内得到了广泛的应用。 随着人 们 生 活水 平 的 提高，它 的 产品 质 量、性能、精 度、功能 以及 功耗、自 动 化程 度、价 格问 题 等 广泛 受 到 业界 的 关 注。 那

么，由于直流电机结构简单、 运行可靠、维护方便等优点，现已广泛应用于各种调速驱动场合。 这些芯片控制功能强，保护功能完善，工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单、抗干扰能力强，特别适用于工作环境恶劣、对控制器体积、价格性能比要求较高的场合[1-2]。

在 工 程 实 践 中 ， 直 流 电 动 机 以 其 稳 定 的 性 能 ， 良 好的 调 速 性 ， 得 到 了 工 业 生 产 的 认 可 和 应 用 ， 这 就 使 得 对直 流 电 动 机 的 控 制 成 为 了 越 来 越 多 人 研 究 的 重 点 。直 流电 动 机 的 控 制 主 要 采 用 的 为 常 规 的 PID 控 制 技 术 ，PID控 制 及 其 控 制 器 或 智 能 PID 控 制 器 （仪 表 ）已 经 很 多 ，产品 已 在 工 程 实 际 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 ， 有 各 种 各 样 的PID 控 制 器 产 品 ， 各 大 公 司 均 开 发 了 具 有 PID 参 数 自 整定 功 能 的 智 能 调 节 器 （intelligent regulator ） ， 其 中 PID 控制 器 参 数 的 自 动 调 整 是 通 过 智 能 化 调 整 或 自 校 正 、自 适应 算 法 来 实 现[3]

PID 由于其用途广泛、 使用灵活， 系列化产品已相对成熟。 由于 PID 控制器通过 Kp，Ki 和 Kd 3 个参数的设定，因此它在使用的时候只需设定 3 个参数（Kp， Ti 和 Td）即可。在一些情 况 下，并 不 一 定需 要 取 全部 3 个 单 元，可 以 取 其 中 的 一至两个单元，但是不管怎么操作它的比例控制单元是不可或缺的，那么我们采用 PID 控制有以下 3 个主要原因。

1.1 PID 应用范围广

虽然许多工业过程是时变的或非线性，但是我们只需通过对 其 进 行简 化 就 可以 变 成 动态 特 性 不随 时 间 变 化 和 基 本线性的系统，这样即可以达到 PID 的可控。

1.2 PID 参数较易整定

PID 控制器的参数整定是控制系统 设 计 的核 心 内 容，它是根据被控过程的特性确定 PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。 也就是说 PID 参数 Kp，Ti 和 Td 可以根据过程的动态特性及时整定。 如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，那么，PID 参数就可以重新整定。

1.3 PID 控制器在实践中也不断地得到改进

现在，自动整定或自身整定的 PID 控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准。 所以说 PID 控制器是最简单的也是最好的控制器[4]。

1.4 直流电机数学模型

📚2 运行结果

 

 

🎉3 参考文献

部分理论来源于网络，如有侵权请联系删除。

[1]冯亚维.直流电机模糊PID控制系统[J].世界有色金属,2021(04):158-159.

[2]王立涛.直流电机PID控制系统仿真研究[J].电子设计工程,2012,20(18):67-69.DOI:10.14022/j.cnki.dzsjgc.2012.18.011.

🌈4 Simulink代码实现