基于模糊PI控制的开关磁阻电机调速系统的MATLAB仿真

开关磁阻电机调速系统（SRD ）主要由开关磁阻电机

（SRM ）、功率变换器、控制器、位置检测和电流检测五个部分

组成[1]。其中SRM 具有开关性和磁阻性，结构简单、坚固、调

速性能优越。但是由于开关磁阻电机定子齿、转子齿交叠前

产生的边缘磁通引起电流的非线性变化。所以一般线性结构

控制器难以满足SRM 的非线性要求[2]。

传统的PI 控制存在超调、调节精度低、系统震荡等一些

问题。模糊控制则是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻

辑推理为基础的计算机智能控制，在调速系统中对系统的非

线性变化有很强的适应性[2]。本文将模糊控制和PI 算法相结

合，利用模糊推理对PI 的参数进行实时的在线调整，控制四

相8/6极开关磁阻电机的调速系统，有效地改善了SRM 非线

性问题，SRD 的响应速度，调节精度和稳定性都大大提高，达

到了较为理想的控制效果。

1模糊控制器的原理和结构1.1模糊PI 控制调速原理如图1所示，转速检测模块根据转子的位置信号，计算图1基于模糊PI 控制的SRD 系统控制流程图Fig.1SRD system control flowchart based on fuzzy PI control 电子设计工程Electronic Design Engineering 第23卷Vol.23第8期No.82015年4月Apr.2015收稿日期：2014-07-24

稿件编号：201407191作者简介：李锋（1970—），男，陕西商洛人，博士，副教授。研究方向：信号与信息处理，光信息技术及器件，表面等离子体非线性光学。基于模糊PI 控制的开关磁阻电机调速系统的MATLAB

仿真

李锋，刘芬，王宝忠

（江苏科技大学江苏镇江212000）

摘要：为改善开关磁阻电机（简称SRM ）的非线性特性问题，提高开关磁阻电机调速系统（简称SRD ）的响应特性和稳定性，对SRD 采用双闭环控制，即速度外环和电流内环。其中速度外环采用模糊PI 控制技术，借助MATLAB/SIMULNK 对系统进行建模和仿真。将其仿真结果与常规PI 仿真结果进行分析比较。结果表明基于模糊PI 控制的开关磁阻电机调速系统，响应速度提高了40%，超调量减小1.2%，调节精度和稳定性都大大提高，系统震荡也明显减小。

关键词：开关磁阻电机；模糊PI ；双闭环；SIMULNK

中图分类号：TN35文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2015）08-0114-04

MATLAB simulation of switched reluctance motor speed control system based on

fuzzy PI control

LI Feng ，LIU Fen ，WANG Bao 鄄zhong

（Jiangsu University of Science and Technology ，Zhenjiang 212000，China ）

Abstract:In order to improve the switched reluctance motor （SRM ）problem of nonlinear characteristics ，improving the switched reluctance motor drive system （SRD ）response characteristics and https://www.wendangku.net/doc/c212096059.html,ing dual closed loop control on SRD ，namely the speed of the outer ring and inner current loop.The speed of the outer ring use Fuzzy PI control technology ，then under MATLAB/SIMULNK environment ，building SRD model to simulation.The results with the conventional PI simulation results were analyzed and compared.The results show that the switch reluctance motor drive system based on fuzzy PI control ，response speed improved by 40%，the overshoot is reduced by 1.2%，regulation accuracy and stability are improved obviously ，system shock is also significantly reduced.

Key words:SRM ；

fuzzy PI ；dual closed loop ；SIMULNK

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直流电机模糊控制系统的matlab／simulink仿真研究 毕业设计

XXXX届毕业设计说明书 直流电机模糊控制系统的MATLAB／Simulink仿真研究 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：XXX 指导教师：XXXX职称教授 职称 专业：XXXXXXXXXXXXX 班级：XXXXXXXXX 完成时间：20XX.X.X

摘要 在当今控制技术的发展当中，模糊控制技术的发展走在了前列，成为了当今世界上最先进的控制技术之一。模糊控制技术很好的将模糊数学理论应用于控制领域当中, 更加真切地模拟出了人脑的思维方式和判断能力, 以及对产品生产的过程进行筛选和对产品质量上的控制, 从而发展出了基于模糊控制技术的智能化的新技术，为当今控制技术的发展提供了广阔空间。 在本文当中，主要介绍了基于模糊控制理论的直流电机模糊控制系统的原理，以及直流电机模糊控制系统的优点和缺点，并通过使用MATLAB语言中SIMULINK 模块和模糊控制工具箱对直流电机模糊控制系统进行仿真，把控制直流电机调速的实际情况转换成模糊控制规则，再使用这些规则，对过程经过模糊推理和模糊决策所得到的控制量，从而实现在MATLAB语言中SIMULINK模块和模糊控制工具箱对直流电机模糊控制系统的建模与仿真。对仿真结果予以分析，对直流电机模糊控制系统的仿真进行总结。 关键词：MATLAB；SIMULINK；模糊控制；直流电机；电机调速

ABSTRACT Among today’s control technology development, one of the leading enterprises in the development of fuzzy control technology, fuzzy control technology has become one of the most advanced control technology in the world today, it will be a very good fuzzy control technology of fuzzy mathematics theory is applied in control field, the more realistically simulate the human brain’s way of thinking and judgment ability, as well as to the production process of screening and the control on the quality of product, which was developed based on fuzzy intelligent control technology of the new technology, for the development of modern control technology provides a broad expansion of space. in this article, mainly introduced the dc motor based on fuzzy control theory, the principle of fuzzy control system, as well as the advantages and disadvantages of the fuzzy control system for dc motor, and by using the SIMULINK module and the fuzzy control toolbox in MATLAB language for the calculation of the fuzzy control system of dc motor, the control of the actual situation of the dc motor speed control is converted into fuzzy control rules, and then use these rules, the process through fuzzy reasoning and fuzzy decision of control, thus to achieve the SIMULINK module and the fuzzy control toolbox in MATLAB language modeling and simulation of fuzzy control system of a dc motor. And the analysis to the results of simulation and simulation of fuzzy control system of dc motor. Keywordsmatlab；Simulink；fuzzy control；dc motor；motor speed control

控制系统MATLAB仿真基础

系统仿真 § 4.1控制系统的数学模型 1、传递函数模型（tranfer function） 2、零极点增益模型（zero-pole-gain） 3、状态空间模型（state-space） 4、动态结构图（Simulink结构图） 一、传递函数模型(transfer fcn-----tf) 1、传递函数模型的形式 传函定义：在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换C（S）与输入量的拉氏变换R（S）之比。 C(S) b1S m+b2S m-1+…+b m G（S）=----------- =- -------------------------------- R(S) a1S n + a2S n-1 +…+ a n num(S) = ------------ den(S) 2、在MATLAB命令中的输入形式 在MATLAB环境中，可直接用分子分母多项式系数构成的两个向量num、den表示系统： num = [b1, b2, ..., b m]; den = [a1, a2, ..., a n]; 注：1）将系统的分子分母多项式的系数按降幂的方式以向量的形式输入两个变量，中间缺项的用0补齐，不能遗漏。 2）num、den是任意两个变量名，用户可以用其他任意的变量名来输入系数向量。 3）当系统种含有几个传函时，输入MATLAB命令状态下可用n1,d1;n2,d2…….。 4）给变量num，den赋值时用的是方括号；方括号内每个系数分隔开用空格或逗号；num,den方括号间用的是分号。 3、函数命令tf( ) 在MATLAB中，用函数命令tf( )来建立控制系统的传函模型，或者将零极点增益模型、状态空间模型转换为传函模型。 tf( )函数命令的调用格式为： 圆括号中的逗号不能用空格来代替 sys = tf ( num, den ) [G= tf ( num, den )]

微机原理课程设计 步进电机的正反转及调速控制分解

课程设计报告 题目步进电机正反转及调速 控制系统的设计 课程名称微机原理及应用 院部名称机电工程学院 专业电气工程及其自动化班级10电气1班 学生姓名管志成 学号1004103027 课程设计地点C304 课程设计学时20 指导教师李国利 金陵科技学院教务处制

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，具有快速启动能力,定位精度高，能够直接接受数字量，因此被广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、精确定位、计算机外围设备等，在现代控制领域起着非常重要的作用。 本设计基于Proteus 7.8设计环境，运用了8086 CPU芯片以及74273芯片、74244芯片和步进电机以及7位小功率驱动芯片ULN2003A、按钮、指示灯等辅助硬件电路，设计了步进电机正反转及调速系统。绘制软件流程图，进行了软件设计并编写了源程序，最后对软硬件系统进行联合调试。该步进电机的正反转及调速系统具有控制步进电机正反转的功能，还可以对步进电机进行调速，不同的按钮对应不同的速度，并且在没有速度按钮按下的时候，步进电机自动切换到停止状态。 关键词：步进电机；正反转；调速控制；ULN2003A芯片；8086微机系统

一、概述 1.1 课程设计的目的 (4) 1.2课程设计的要求 (4) 二、总体设计方案及说明 2.1 系统总体设计方案 (5) 2.2系统工作框图 (5) 三、系统硬件电路设计 3.1 Intel 8086 微处理器的简介 (6) 3.2 步进电机的原理 (7) 3.3 ULN2003A的简介 (8) 3.4 74154芯片简介 (9) 3.5 74LS273芯片简介 (10) 3.6 8086最小系统的设计 (11) 3.7 步进电机及其驱动电路的设计 (12) 3.8 电机状态显示电路的设计 (12) 3.9 输入采样电路的设计 (13) 3.10系统总电路图 (14) 四、系统软件部分设计 4.1 系统流程图 (15) 4.2 系统软件源程序 (16) 4.2.1电机绕组通电顺序设定 (16) 4.2.2 延时子程序设计 (16) 4.2.3 汇编源程序及说明 (16) 五、总结 5.1 系统软硬件的联合调试 (21) 5.2 问题分析和解决方案 (23) 5.3 心得与体会 (23) 六、参考文献 (23) 附录：总电路图 (25)

控制系统的MATLAB仿真与设计课后答案

控制系统的MATLAB仿真与设计课后答案

>>z=-4*sqrt(2)*sin(t); >>plot3(x,y,z,'p'); >>title('Line in 3-D Space'); >>text(0,0,0,'origin'); >>xlabel('X'),ylable('Y'),zlable('Z');grid; 4>>theta=0:0.01:2*pi; >>rho=sin(2*theta).*cos(2*theta); >>polar(theta,rho,'k'); 5>>[x,y,z]=sphere(20); >>z1=z; >>z1(:,1:4)=NaN; >>c1=ones(size(z1)); >>surf(3*x,3*y,3*z1,c1); >>hold on >>z2=z; >>c2=2*ones(size(z2)); >>c2(:,1:4)=3*ones(size(c2(:,1:4))); >>surf(1.5*x,1.5*y,1.5*z2,c2); >>colormap([0,1,0;0.5,0,0;1,0,0]); >>grid on >>hold off 第四章 1>>for m=100:999 m1=fix(m/100); m2=rem(fix(m/10),10); m3=rem(m,10); if m==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3 disp(m) end end 2M文件：function[s,p]=fcircle(r) s=pi*r*r; p=2*pi*r; 主程序： [s,p]=fcircle(10) 3>>y=0;n=100; for i=1:n y=y+1/i/i; end >>y

四相八拍步进电机调速

目录 引言 (1) 第1章绪论 (2) 1.1步进电机的概述 (2) 1.1.1 步进电机的特点 (2) 1.1.2步进电机的工作原理简述 (2) 1.2四相八拍步进电机 (2) 1.2.1 四相步进电机工作原理 (2) 1.2.2 八拍得工作方式 (4) 1.3单片机概述 (4) 1.3.1 单片机原理简述 (4) 1.3.2 8031单片机 (5) 1.4总体方案设计 (5) 1.4.1 系统的组成 (5) 1.4.2 系统的工作原理 (6) 第2章系统软件设计 (7) 2.1显示子程序的设计 (7) 2.2键盘子程序的设计 (8) 2.3正反转程序流程图 (11) 2.3.1 正反转程序流程图 (11) 2.3.2 转速快慢程序流程图 (14) 2.4定时中断流程图 (17) 2.5语音报警系统 (19) 2.6主程序设计 (20) 参考文献 (23) 致谢 (24)

引言 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用单片机内部的定时器改变脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速与正反转的功能。 关键词：步进电机，单片机，调速系统

PID步进电机的调速

一、PID控制系统 PID是比例,积分,微分的缩写。 比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。 积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数T ,T i 越小，积分作用就越强。反之T大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。 微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID 控制器。

二阶系统数学模型 二阶系统方框图如下图所示 R(s) E(s) C(s) *0 图2-2标准形式二阶系统结构图 二阶系统闭环传递函数的标准形式 _ C(s) _ R(s) (2-1) 得出自然频率（或无阻尼振荡频率） (2-2) 阻尼比 ':=^/T TK (2-3) 令式（2-1 ）的分母多项式为零，得二阶系统的特征方程 s 2 ? 2 — n …J =0 (2-4) 其两个根（闭环极点）为 (2-5) 显然，二阶系统的时间响应取决于 和二这两个参数。应当指出对于结构和功用不同 的二阶系统，?和*冷的物理含意是不同的 s i 、 2

步进电机调速

摘要 本文介绍的是在DICE-AT2型自控原理实验箱上，通过编写汇编语言实现对步进电机转速的调节以及正转—停止—反转的控制。 在试验箱上将电路搭好，打开软件，输入程序，将宏汇编程序经过汇编，连接后形成.EXE文件装入系统，运行程序观察电机转速及转向的变化。 程序运行后电机的变化跟预期相符，各项步骤运行正常。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 关键词：步进电机；汇编编程；8088cpu；计算机控制

Abstract Is introduced in this paper on the DICE - AT2 control principle experiment box, by writing assembly language implementation of the stepping motor speed regulation and control forward, stop, reverse. In test chamber, general layout is good, open software, input program, the macro assembler after assembly, connection formation. EXE file into the system, run the program to observe the changes of motor speed and steering. Program is running after the change of the motor with expectations, the various steps to run normally. Stepper motor is the electrical pulse signal into angular displacement or linear displacement of open loop control stepping motor. Stepper motor as the executive element, it is one of the key products of electromechanical integration, widely used in all kinds of automation control system. With the development of microelectronics and computer technology, step ? Keywords:Stepping motor; Assembler programming; 8088 CPU; The computer control

直流电机模糊控制

XXXXX 智能控制理论概论结课作业 题目：直流电机模糊控制系统设计 姓名：XX 学号：XXX 专业：测控技术与仪器 班级：XX-X班 指导教师：XXXX

目录 第一章前言 (1) 第二章直流电机模糊控制系统设计 (2) 2.1 直流电机简介 (2) 2.2直流电机的PID控制 (2) 2.3 模糊控制概述 (2) 2.4 直流电机模糊控制系统的MATLAB仿真及其分析 (3) 第三章结论 (9) 参考文献 (10)

第一章前言 随着时代的发展，交流和直流调速不断冲击着，但是我国在这个直流调速领域中的研究不断深入，专家们研制出了全数字直流调速系统[1]。这个调速系统有着较高的精度，而且很实用，使得直流调速系统成为工业过程中不可缺的一部分。本文将MATLAB 中的模糊控制工具箱和 SIMULINK 有机结合起来，实现了直流电机模糊控制系统的建模与仿真。[3] 模糊控制对被控对象的模型没有明确的要求，而且它的适应性强，通过和PID调节器的结合，组成模糊PID的控制方案能有效地克服常规数字直流电动机调速装置的缺点，进而设计出能在各种情况下，均可以使得直流电动机能达到稳定转速精度的要求。

第二章直流电机模糊控制系统设计 2.1直流电机简介 直流电动机在日常生活中的应用领域非常广，它有良好的启动和制动性能。特别是在电力拖动的自动控制系统中，它的地位更是不可取代。直流调速系统有稳速、调速和加减速这个三种控制要求。在目前的控制过程中，对于调速和加减速已经得到了良好的实现，但是在生产过程中稳速的效果仍达不到预想中的的效果。稳速需要的是电机在一定的精度以所规定的的转速稳定的运行，在某些干扰下，转速波动也不会有比较大的变化。直流电动机双闭环调速系统在工业生产中的应用最为广泛，它采用的是内环为电流环，外环为转速环的结构，这样确保了最大允许的恒电流，使调速系统在最大的加速度的情况下达到稳定。当达到稳定后，使电流转矩同负载转矩平衡。最后，通过外转速环的反馈使得电动机的转速保持恒定。[4] 2.2直流电机的PID控制概述[7] 在某些情况下，受控对象和负载参数的变化很快，使得PID调节器没办法及时适应，因此稳速的要求很难达到标准。直流电动机本身是一个非线性的被控制对象，有许多的间隙性和弹性的扰动存在，如果有很多的变化量，PID调节器将无法顾及。以致最终的设计结果不能达到设计时所需的要求，将会得到鲁棒性较差的控制系统。在这样的系统中常规的PID常常不能有效地克服负载、非线性因素和模型参数的变化因而无法达到高精度和快响应的要求。所以在生产过程中这种控制器很难满足生产要求。而模糊控制对被控对象的模型没有明确的要求，而且它的适应性强，通过和PID调节器想结合，可使直流电动机能达到稳定转速精度的要求。 2.3模糊控制概述 模糊这个定义是美国著名控制论学者L.A.Zedeh在1965年发表在开创性论文中的，这是L.A.Zedeh第一次提出与传统数学和控制理论的模糊集合理论完全

基于MATLAB_SIMULINK的直流电机模糊控制的仿真

理论与设计 基于MATLAB/SIMULINK的直流电机模糊控制的仿真 周小波 王群京 陈 伟 周嗣理 安徽大学（230039） Fuzzy Control Simulation for Dc Motor Based on MATLAB/SIMULINK Zhou Xiaobo Wang Qunjing Chen Wei Zhou Sili Anhui University 双闭环调速系统[2]。 摘 要：介绍了直流电机的双闭环调速原理，并用 M A T L A B构建了直流电机转速、电流双闭环调速系统的 模型。转速环采用模糊控制器，与传统的P I调节器进行 比较，模糊控制器具有更好的控制性能。 关键词：双闭环 模糊控制 直流电机SIMULINK Abstract: The principle of double-closed-loop speed regulation system for dc motors was introduced and model of it was established by means of MATLAB. The speed loop employed the fuzzy logical control. Compared with the traditional PI control, the fuzzy logical controller had better performance. Keywords:Dual-closed-loop Fussy logical controller DC motor 由于直流电机系统本身的非线性，当被控对象特性发生变化时，P I调节器难以保持良好的控制性能。因此本文设计了基于模糊自调节的P I控制器，根据专家的在线调整，以M A T L A B/ S I M U L I N K为工具箱，建立直流电机的常规控制和模糊控制的仿真模型。 1 双闭环调速系统 1.1 双闭环调速系统的组成 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中分别设置两个调节器以调节转速和电流。从闭环结构上看，电流环在里面，称为内环，转速环在外面，称为外环，形成了转速、电流1.2 双闭环调速系统的仿真 转速、电流双闭环直流调速系统仿真模型如图2，由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器和直流电机等组成。给定转速为100r a d/s，电流反馈系数为0.15，速度反馈系数为1，平波电抗器的电感值为5m H。转速调节器采用P I调节器，按照典型Ⅱ系统[2]设计，其参数为：K S P=12，K S I=1，输出限幅值为[40 -40]。电流环作用是限制电流，因此一般将电流环校正为典型Ⅰ系统，电流调节器采用PI调节器，其参数为：K C P=20，K C I=1.5，输出限幅值为[130 -130]。仿真结果如图3和图4。 图1 双闭环调速系统框图 图2 双闭环调速系统仿真 8 2010年第1期 《电机技术》

MATLAB控制系统与仿真设计

MATLAB控制系统与仿真 课 程 设 计 报 告 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级：测控技术与仪器1301班 姓名：吴凯 学号：1306070127

指导教师：杨洁昝宏洋 基于MATLAB的PID恒温控制器 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。 关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。 Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid

控制步进电机调速系统实验报告

华北科技学院计算机系综合性实验 实验报告 课程名称微机原理及应用 实验学期 2011 至 2012 学年第二学期学生所在系部电子信息工程学院 年级 2009 专业班级 学生姓名学号 任课教师 实验成绩 计算机系制

《微机原理及应用》课程综合性实验报告 开课实验室：计算机接口实验室2012年5月29日 实验题目微机控制步进电机调速系统 一、实验目的 1、了解计算机控制步进电机原理 2、掌握步进电机正转反转设置方法 3、掌握步进电机调速工作原理及程序控制原理 二、设备与环境 TPC-2003A 微机。 Vc++编译器。 三、实验内容 硬件接线图参考实验指导书。 软件编程在TPC-2003A自带的VC++编译环境下使用。 在通用VC++下编程，需要拷贝相关的库文件。 用汇编语言编写控制程序需注明原理。 四、实验结果及分析 1、实验步骤 1、按如下实验原理图连接线路，利用8255输出脉冲序列，开关K0～K6控制步进电机转速，K7控制步进电机转向。8255 CS接288H～28FH。PC0～PC3接BA～BD；PA口接逻辑电平开关。 2、编程：当K0～K6中某一开关为“1”（向上拨）时步进电机启动。K7向上拨电机正转，向下拨电机反转。 实验原理图

2.实验结果 按照实验步骤连接实验电路，检查无误后运行程序。可以看到，当开关k0到k6依次为高电平时，电机转速越来越慢，k0闭合时速度最快，k6闭合时速度最慢，当k0到k6的低位有闭合时，步进电机按最低位的转速运行，因为程序中的查询方式是从k0-k6，即在程序的优先级别中k0的级别是最高的而k7的优先级别是最低的。k7控制电机的正转与反转。 3.实验分析 （1）步进电机的工作原理： 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动 电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 如图(b)所示：本实验使用的步进电机用直流＋5V 电压，每相电流为0.16A，电机线圈 由四相组成：即： φ1（BA） φ2（BB） Φ3（BC） Φ4（BD） 驱动方式为二相激磁方式，各线圈通电顺序如下表所示。图（b） 表中首先向φ1 线圈－φ2 线圈输入驱动电流，接着φ2－φ3，φ3－φ4，φ4－φ1，又返回到φ1－φ2，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。 实验可通过不同长度的延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到多种步进速度。

matlab控制系统仿真课程设计

课程设计报告 题目PID控制器应用 课程名称控制系统仿真院部名称机电工程学院专业 班级 学生姓名 学号 课程设计地点 课程设计学时 指导教师 金陵科技学院教务处制成绩

一、课程设计应达到的目的 应用所学的自动控制基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行控制系统的初步设计。 应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。 二、课程设计题目及要求 1．单回路控制系统的设计及仿真。 2．串级控制系统的设计及仿真。 3．反馈前馈控制系统的设计及仿真。 4．采用Smith 补偿器克服纯滞后的控制系统的设计及仿真。 三、课程设计的内容与步骤 (1)．单回路控制系统的设计及仿真。 （a）已知被控对象传函W(s) = 1 / (s2 +20s + 1)。 （b）画出单回路控制系统的方框图。 （c）用MatLab的Simulink画出该系统。 （d）选PID调节器的参数使系统的控制性能较好，并画出相应的单位阶约响应

曲线。注明所用PID调节器公式。PID调节器公式Wc（s）=50(5s+1)/(3s+1) 给定值为单位阶跃响应幅值为3。 有积分作用单回路控制系统 无积分作用单回路控制系统

大比例作用单回路控制系统 （e）修改调节器的参数，观察系统的稳定性或单位阶约响应曲线，理解控制器参数对系统的稳定性及控制性能的影响？ 答：由上图分别可以看出无积分作用和大比例积分作用下的系数响应曲线，这两个PID调节的响应曲线均不如前面的理想。增大比例系数将加快系统的响应，但是过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏；增大积分时间有利于减小超调，减小振荡，使系统的稳定性增加，但是系统静差消除时间变长，加入微分环节，有利于加快系统的响应速度，使系统超调量减小，稳定性增加。 (2)．串级控制系统的设计及仿真。 （a）已知主被控对象传函W 01(s) = 1 / (100s + 1)，副被控对象传函W 02 (s) = 1 / (10s + 1)，副环干扰通道传函W d (s) = 1/(s2 +20s + 1)。 （b）画出串级控制系统方框图及相同控制对象下的单回路控制系统的方框图。（c）用MatLab的Simulink画出上述两系统。

基于单片机的步进电机调速系统设计论文

南京理工大学 课程设计说明书(论文) 姓名: 高建宽学号：0902030109 专业: 机电一体化 题目: 基于单片机的步进电机调速系统设计 张平 指导者： 2013 年 2 月

课程设计说明书（论文）中文摘要

课程设计说明书（论文）外文摘要

目次 1 绪论 (1) 2 步进电机简介 (2) 2.1 步进电机的概念 (2) 2.2 步进电机的分类 (2) 2.3 步进电机的基本参数 (2) 2.3.1 空载启动频率 (2) 2.3.2 电机固有步距角 (2) 2.3.3 步进电机的相数 (3) 2.3.4 保持转矩 (3) 2.4 步进电机动态指标及术语： (3) 2.5 步进电机的调速的控制原理 (4) 3 基本方案设定和硬件设计 (5) 3.1 基本方案确定 (5) 3.2 硬件设计 (5) 3.2.1 单片机的选择：AT89S52 (5) 3.2.2 驱动芯片的选择：ULN2003A (9) 3.3.3 步进电机的选择：四相反应式步进电机 (9) 4 软件设计 (10) 5 调试与仿真 (11) 5.1 keil调试 (11) 5.2 Proteus仿真 (12) 结论 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15) 附录A (16) 附录B (17)

1 绪论 步进电动机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。1920年步进电机的实际应用才开始，称为VR（Variable Reluctance变磁阻）型步进电机，被英国海军用作定位控制和远程遥控。混合式HB(Hybrid 的缩写，是VR与PM复合的意思)型步进电机的产生，大约在1952年，由美国GE公司的Karl Feiertag 开发的发电机演变而来。步进电机的大规模应用是在1977年开始，两相步进电机被应用于FDD(floppy disk drive 软盘驱动器)输出轴的驱动上。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此非常适合于单片机控制。步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差精度为100的特点，广泛应用于各种开环控制。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。

DSP异步电机模糊控制编程实现

第10卷　第1期2006年1月 　 电　机　与　控　制　学　报 EL EC TR IC MACH I N ES AND CON TROL 　 Vol 110No 11Jan .2006 基于D SP 的异步电机模糊控制系统编程实现 刘福才1 ,　韩会山 1,2 ,　陈　丽 2 (1.燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;2.邢台职业技术学院电子系,河北邢台054000) 摘　要:针对模糊控制器的DSP 编程实现问题,依据模糊输入、输出空间的对称性,采用对空间分 区建立索引表的方法,建立了一种基于T MS320LF2407A 的新型模糊控制器的编程实现框图,并应用在交流感应电动机V /F 闭环变频控制系统的速度环中。在理论分析和系统仿真的基础上,通过实验验证该算法的可行性,并且系统具有良好的动态性能,转速超调量小。关键词:异步电机;DSP;V /F 变频;模糊控制 中图分类号:TP273;T M921.5 文献标识码:A 文章编号:1007-449X (2006)01-0018-05 A DSP based i n ducti on motor control syste m with fuzzy controller program sche me L I U Fu 2cai 1 ,　HAN Hui 2shan 1,2 ,　CHEN L i 2 (1.Depart m ent of Aut omati on,Yanshan University,Q inhuangdao 066004,China; 2.Depart m ent of Electricity,Xingtai I nstitute of Pr ofessi onal Technol ogy,Xingtai 054000,China ) Abstract:I n order t o realize the DSP comp ile of fuzzy contr ol,an index bl ock of fuzzy s pace was com 2p iled,utilizing the input/out put fuzzy s pace sy mmetry .Based on the T MS320LF2407A,a novel fuzzy al 2gorith m p r ogra m method f or V /F inducti on mot or contr ol syste m has been p r oposed .Si m ulati on results and experi m ent results de monstrate that the p r oposed fuzzy p r ogra m sche me is valid,and the dyna m ic perf or mance is quite well,and the overshoot is s mall . Key words:inducti on mot or;DSP;V /F converter;fuzzy contr ol 收稿日期:2004-09-21;修订日期:2005-06-22基金项目:燕山大学博士基金资助项目(B111)作者简介:刘福才(1966-),男,博士、教授,研究方向为模糊辨识与预测控制、电力拖动及其计算机控制; 韩会山(1975-),男,硕士研究生,研究方向为电力拖动控制系统及交流伺服调速系统智能控制;陈　丽(1977-),女,讲师、硕士,从事机器人控制、智能控制研究。 1　引　言 DSP 芯片以其强大的运算功能提供了实现高速、 高准确度和复杂算法的能力,而在数字控制系统中, 模糊控制是通过在每个采样周期内查询模糊控制查询表来实现的。文献[1]通过软硬件相结合的方法用DSP 实现了模糊算法,在软件设计中充分利用DSP 硬件特有的结构减少了所要求的计算量,但是算法流程中的循环嵌套太多,程序结构不合理,增加了计算时间。文献[2,3]采用对输入空间合理的划分,减少了 每次计算的模糊规则数,合理的分配空间索引表,减少了查表的循环次数,但是模糊查询表占用大量的存储空间,在复杂系统中很不实用。本文基于输入、输出空间网格划分的对称性,提出一种分区索引查表的方法,建立了一种基于T MS320LF2407A 的新型模糊控制器的编程实现框图,并应用在交流感应电动机V /F 闭环变频控制系统中的速度环中。不但减少了 每次计算的模糊规则数,而且使模糊查询表所占用的存储空间大大减少,并且算法流程结构清晰,易于在DSP 芯片上编程实现。

《控制系统MATLAB仿真》实验讲义88

《自动控制原理实验》 目录 第一部分实验箱的使用 第二部分经典控制实验 第一章基本实验 实验一典型环节及其阶跃响应 实验二二阶系统阶跃响应 实验三控制系统的稳定性分析 实验四控制系统的频率特性 实验五连续控制系统的串联校正 实验六数字PID控制实验 第二章综合实验 第三部现代控制理论实验 第一章基本实验 第二章综合实验

实验一 典型环节及其阶跃响应 预习要求： 1、复习运算放大器的工作原理；了解采用A μ741运算放大器构成各种运算电路的方法； 2、了解比例控制、微分控制、积分控制的物理意义。 一、实验目的 1、学习自动控制系统典型环节的电模拟方法，了解电路参数对环节特性的影响。 2、学习典型环节阶跃响应的测量方法； 3、学会根据阶跃响应曲线计算确定典型环节的传递函数。 二、实验内容 1、比例环节 电路模拟： 图1-1 传递函数： 2211 ()()()U s R G s U s R ==- 2、惯性环节 电路模拟： 图1-2 传递函数： 22112()/()()11 U s R R K G s U s Ts R Cs = =-=- ++ 3、积分环节 电路模拟： A/D1 D/A1 A/D1

图1-3 传递函数： 21()11 ()()U s G s U s Ts RCs = =-=- 4、微分环节 电路模拟： 图1-4 传递函数： 211() ()() U s G s s RC s U s τ= =-=- 5、比例微分 电路模拟： 图1-5 传递函数： 222111 ()()(1)(1)()U s R G s K s R C s U s R τ= =-+=-+ 6、比例积分 电路模拟： 图1-6 A/D1 2 R D/A1 A/D1 A/D1 A/D1 C

直流伺服电机模糊控制

主要内容 ? 91 g ?直流电机模型的建立?控制器设计 ?系统仿真 ?结论 ?参考文献

直流电动机在整个电力拖动应用中，占有十分重要的地位。相对于交流电动机，直流电机的调速性能更为优越，在大范围、高精度调速要求的应用中，成为首选。特别是现有的直流伺服电动机因多采用无刷设计，避免了电刷的维护，降低了外型尺寸，而被广泛应用于数控机床、过程控制中。因此，研究直流电动机的调速具有重要意义。由于电机的参数和模型受到其应用环境的影响，常规的PID控制在电机参数发生变化时，将变得不可靠。文中将模糊逻辑技术应用到电机调速系统中，可有效地避免电动机模型及外加载荷的变化对系统的影响。

直流伺服电机模型 电动机电枢回路的电压平衡方程 La + R a i a （；）+ e 。（/） = U a （/） 电动机的反电动势方程 必）=S （r ） 电动机的电磁转矩方程 电动机的粘性摩擦力矩方程 电动机轴上的转矩平衡方程 根据以上方程可得到系统的数学模型，系统方框图如下图所示。 贝软 +

电动机电枢回路的电磁时间常数电动机电枢回路的机 械时间常数电压传递系数 转矩传递系数 Ra 电枢绕组的电阻(C) La 电枢绕组的电感(H) J 转动部分折算到电动机轴上的总转动惯量(Nms2) Ce 电动机的电动势常数(Vs/rad) Cm 电动机的转矩常数(Vm/A) co(t) 电动机角速度(rad/s) ua(t) 电枢电压(V) ea(t) 电动机旋转时电枢两端的反电动势(V) ia(t) 电枢电流(A) Mc(t) 负载转矩(Nm)

直流伺服电机Simulink 模型 直流电机参数为： La = 0?5H, Ra =2Q, Ce=0.2Vs/rad, Cm = 0.2Vm/A, J = l ?2Nms2, Cf=0?2 Nms /rad 图2单位阶跃响应曲线 根据以上参数得到电机仿真模型 及单位阶跃响应曲线如图所示：