CN202661792U - 基于模糊pid的直流电机角位移控制系统 - Google Patents
基于模糊pid的直流电机角位移控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，包括模糊PID控制器、角位移设定器、D/A转换电路、直流电机、对直流电机进行驱动的驱动电路、对直流电机的角位移进行检测的角位移传感器、A/D转换电路；所述角位移设定器的输出端接入模糊PID控制器的预设信号输入端，所述角位移传感器的输出端通过A/D转换电路接入模糊PID控制器的实测信号输入端，所述模糊PID控制器的控制信号输出端通过D/A转换电路接入驱动电路。本实用新型提供的基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，大大提高了直流电机角位移控制的精度和稳定性，适用于需要测量精度较高的环境，且测量方便，可以从LED显示器得到实时数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直流电机角位移控制技术，尤其涉及一种基于模糊PID的直流电机角位移控制系统。
背景技术
直流电机一般不能直接精确实现旋转角度的控制，现在常用的方法是采用PID控制器来控制直流电机的角位移，但PID控制器要求设计精确的数学模型，对于时变、非线性等复杂系统的处理十分困难；而模糊控制不需要精确的数学模型，能较好的处理时变、非线性、滞后等问题，具有很好的鲁棒性，且响应速度快，但模糊控制的控制精度较低；若能集合PID控制和模糊控制的优势设计一种直流电机角位移控制系统将有效提高直流电机的角位移控制精度。
中国专利申请200810195262.2公开了一种直流电机角位移PID控制的参数调节系统，包括控制器、功率驱动单元、直流电机及负载、角位移检测传感器，其中控制器由比较电路、比例器、积分器和微分器组成，具有良好的静态特性和动态特性。中国专利申请200810195263.7公开了一种直流电机角位移PID控制方法，其使用的控制系统包括：控制器、功率驱动单元、被控制对象和角位移检测传感器，其中控制器包括比较器、比例器、积分器、微分器和加法器，被控制对象包括直流电机和机械负载，此发明控制系统在调试时，控制器参数可以有的放矢进行调整，遏制了PID控制器参数调整的盲目性，节省时间和精力，并能取得最佳的角位移控制效果。上述两个方案在一定程度上提高了直流电机角位移控制的性能，但是仍然存在很大的改善空间。
实用新型内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，在保留传统PID控制的优点的同时，结合模糊控制的优点，对直流电机的角位移进行实时控制，达到更高的精度和稳定性。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，包括模糊PID控制器、角位移设定器、D/A转换电路、直流电机、对直流电机进行驱动的驱动电路、对直流电机的角位移进行检测的角位移传感器、A/D转换电路；所述角位移设定器的输出端接入模糊PID控制器的预设信号输入端，所述角位移传感器的输出端通过A/D转换电路接入模糊PID控制器的实测信号输入端，所述模糊PID控制器的控制信号输出端通过D/A转换电路接入驱动电路。
使用时，首先通过角位移设定器向模糊PID控制器提供角位移的预设值；再通过角位移传感器测量出直流电机的实际角位移信号，经A/D转换电路处理后提供给模糊PID控制器；由于角位移的预设值和实测值之间存在差值，通过模糊PID控制器对获得的信号进行比例、微分及积分算法后，即可得到对直流电机的控制信号；最后模糊PID控制器将得到的控制信号经D/A转换电路提供给驱动电路，驱动直流电机运动，达到对直流电机角位移进行控制的目的；整个系统为一个闭环系统，具有在线参数自整定能力。
所述模糊PID控制器可以以单片机或者DSP为基件进行设计，可以根据不同测量精度的要求选择不同的单片机或者DSP；由于DSP具有测量控制精度高、成本低、体积小、功耗低等优点，因而可以制成单机，对直流电机的角位移进行精度控制。
优选的，该控制系统还包括LED显示器，所述模糊PID控制器的信号显示输出端接入LED显示器；通过LED显示器可以直观地为用户提供检测数据，便于用户对系统进行分析和监测。
优选的，所述角位移设定器包括键盘，键盘输入是传统并且常用的输入工具，其价格低廉、使用方便。
模糊PID控制器主要涉及3个PID参数Kp、Ki和Kd，一般在调试过程中增大开环比例系数Kp，会加快系统的影响速度，在有静差的情况下还有利于减小静差，但是过大的比例系数又会增大系统超调，甚至产生振荡，使系统不稳定；因此在现场实验整定法时，需实行先比例、后积分、再微分的反复调整。积分时间和比例时间成反比，积分系数越大，即积分时间越短，导致超调过大。微分系数和微分时间成正比，微分系数过大，即微分时间过大，导致系统不稳定。
有益效果：本实用新型提供的基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，大大提高了直流电机角位移控制的精度和稳定性，适用于需要测量精度较高的环境，且测量方便，可以从LED显示器得到实时数据。
附图说明
图1为本实用新型的一种基本结构示意图；
图2为本实用新型的一种具体实施结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示为一种基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，包括模糊PID控制器、LED显示器、角位移设定器、D/A转换电路、直流电机、对直流电机进行驱动的驱动电路、对直流电机的角位移进行检测的角位移传感器、A/D转换电路，所述角位移设定器包括键盘；所述角位移设定器的输出端接入模糊PID控制器的预设信号输入端，所述角 位移传感器的输出端通过A/D转换电路接入模糊PID控制器的实测信号输入端，所述模糊PID控制器的控制信号输出端通过D/A转换电路接入驱动电路，所述模糊PID控制器的信号显示输出端接入LED显示器。所述模糊PID控制器以单片机或者DSP为基件，辅以相关算法实现。
如图2所示为本案一种具体实施方案，整个系统为一个自适应能力强的闭环系统，具有较好的抗干扰能力，能够获得较好的动态特性。具体操作时，用户通过键盘设定角位移预设值，通过角位移传感器检测直流电机的实际值，模糊PID控制器对获得信号进行比例、微分及积分运算后输出控制信号对直流电机的运动进行调整；所有实时信息及运算信息都可以设计同LED显示器显示给用户。
单片机或DSP可外接存储器来储存断电后仍需保存的代码和数据，可作为数据交换单元，同时存储器接一掉电保护电路，解决实时参数掉电后长时间保存的难题；同时单片机或DSP通过串行口RS232与上位机相连接，串行口RS232可实现单片机或DSP与上位机之间采集到的数据通信，加强对数据的存储和分析处理。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，其特征在于：该控制系统包括模糊PID控制器、角位移设定器、D/A转换电路、直流电机、对直流电机进行驱动的驱动电路、对直流电机的角位移进行检测的角位移传感器、A/D转换电路；所述角位移设定器的输出端接入模糊PID控制器的预设信号输入端，所述角位移传感器的输出端通过A/D转换电路接入模糊PID控制器的实测信号输入端，所述模糊PID控制器的控制信号输出端通过D/A转换电路接入驱动电路。
2.根据权利要求1所述的基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，其特征在于：所述模糊PID控制器以单片机或者DSP为基件。
3.根据权利要求1所述的基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，其特征在于：该控制系统还包括LED显示器，所述模糊PID控制器的信号显示输出端接入LED显示器。
4.根据权利要求1所述的基于模糊PID的直流电机角位移控制系统，其特征在于：所述角位移设定器包括键盘。
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| CN 201220323570 CN202661792U (zh) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | 基于模糊pid的直流电机角位移控制系统 |
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| CN 201220323570 CN202661792U (zh) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | 基于模糊pid的直流电机角位移控制系统 |
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| CN202661792U true CN202661792U (zh) | 2013-01-09 |
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| CN (1) | CN202661792U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106452248A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-02-22 | 湖南工业大学 | 一种基于模糊pid控制的直流调速方法 |
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2012
- 2012-07-05 CN CN 201220323570 patent/CN202661792U/zh not_active Expired - Fee Related
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