基于虛擬儀器的同步伺服系統PID模糊控制器設計
2.2.3同步算法實(shí)現
( 1)速度電壓關(guān)系分段線(xiàn)性化
本同步伺服系統甲、乙兩臺電機均為無(wú)刷直流電機,設計參數基本一致,電機供電電壓為直流15伏,采用PWM調速方式。在正常供電情況下,PWM端輸入電壓信號大于1.4伏,電機開(kāi)始轉動(dòng),隨著(zhù)調速電壓信號的加大,電機轉速開(kāi)始加快,但是很明顯轉速和調速電壓之間不是線(xiàn)性關(guān)系。為此首先測定轉速和調速電壓之間的關(guān)系,然后將其分段線(xiàn)性化,使電機轉速在較窄的范圍內和調速電壓建立近似線(xiàn)性關(guān)系,根據實(shí)驗數據對于甲、乙兩組電機分別算出在轉速(r/s)不同的情況,調速電壓(V)與轉速之間的近似線(xiàn)性關(guān)系如下:

利用這組近似關(guān)系,可以確定在固定轉速情況下甲、乙兩臺電機的電壓設定值,然后利用數據采集卡PCI6221的計數器,通過(guò)LabVIEW編程采集光電編碼器脈沖個(gè)數(電機每轉產(chǎn)生1024個(gè)方波脈沖),可以算出此時(shí)電機的確切轉速,將此轉速通過(guò)上述近似關(guān)系式可以求得對應的實(shí)際調速電壓值,最后將設定電壓值與實(shí)際電壓值之差進(jìn)行PID調節。由于電機轉速在不同的階段所對應的比例增益系數、積分增益系數不相同,在同一個(gè)轉速階段的上升階段與平穩階段所對應的比例增益系數、積分增益系數也不相同。為了達到理想的控制效果,首先利用電機模型及仿真實(shí)驗結果,以初步確定比例增益系數、積分增益系數;其次通過(guò)實(shí)驗對比例增益系數、積分增益不斷進(jìn)行調整以確定不同階段的相對應的最為合適的比例增益系數、積分增益系數;最后利用模糊集合理論,建立一個(gè)模糊規則庫,實(shí)現參數的自整定。
(2)建立模糊PID控制器

在 LabVIEW前面板或控制面板的tools菜單下面打開(kāi) fuzzy logic controller design子選項就可以方便的設計和修改模糊控制器的隸屬函數、規則庫、推理規則等。設計的結果保存在一個(gè)以.fc結尾的文件中,以備在應用程序中調用。Control下面的 Fuzzy controller子程序用于在程序中實(shí)現模糊控制算法。Control下面的Load fuzzy controller將.fc結尾的文件調入應用程序并將指定文件的PID參數加載到應用程序的模糊控制器中。三者緊密相連環(huán)環(huán)相扣,能方便直觀(guān)的完成模糊控制器的設計、編輯、加載。
伺服電機相關(guān)文章:伺服電機工作原理
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