基于PID的电机闭环控制

通过新华龙c8051f310单片机对三相异步电机进行控制,主要介绍了三相电机控制器和键盘输入显示电路的设计,实现了电机的闭环控制。在电机控制器的设计中,采用PID控制算法,阐述了对电机速度的控制。该系统具有成本低、控制方便的特点

三相异步电机由于价格便宜,使用方便,作为执行机构,在现实应用中是比较普遍。所以越来越多的设备使用三相电机来作为控制输出。在过程控制中,不可避免会遇到各种干扰,如果采用开环控制,输出会受到影响,不能很好的跟随输入。采用闭环控制,一旦有干扰产生,系统具有一定的抗扰动能力。本文介绍了一种三相电机的闭环控制方法,采用了新华龙c8051f310单片机。单片机由于其结构简单,价格低廉,目前得到了广泛的应用。该控制系统中,具有键盘输入、信号采集、控制输出、显示等各个功能。本文对控制器的设计作了详细的介绍。

1 整个控制系统设计

电机闭环控制系统是由键盘输入、速度信号反馈、电机控制器、驱动输出、LED状态显示等几部分组成,本文着重介绍电机控制器,LED显示状态部分。

2 电机速度控制器

2.1 控制器的硬件

本文研究的速度控制系统由以单片机为核心的速度控制器、三相异步交流电动机、测速发电机反馈等构成。速度控制系统的控制框图如图1所示。速度控制系统是一个闭环系统。闭环控制采用了PID控制算法。

2.2 PID控制器的软件实现

单神经元控制器是通过对加权系数的调整来实现自适应、自组织功能,权系数的调整可按有监督Hebb学习规则实现的。控制算法及学习算法为:

,,分别为积分,比例,微分的学习速率,为神经元的比例系数,>0,表示单神经元的权值。对积分I、比例P、微分D分别采用了不同的学习速率,,,以便对不同的权系数分别进行调整。值的选择非常重要。越大,则快速性越好,但超调量大,甚至可能使系统不稳定。当被控对象时延增大时,值必须减少,以保证系统稳定。值选择过小,会使系统的快速性变差。在大量的实际应用中,通过实践表明,PID参数的在线学习修正主要与和有关。基于此可将单神经元自适应PID控制算法中的加权系数学习修正部分进行修改,即将其中的改为 ,改进后的算法如下: