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基于Arduino与LabVIEW的直流电机转速控制系统(2)

2014-06-08 10:11阅读:
3.3 比例参数的整定及采样时间设置
搭建LabVIEW上位机软件的目的正是通过图形化的显示方式,观察转速和PWM的曲线来判断比例系数的设置值是否合适,同时借助LabVIEW上位机软件也可以较方便的实现PID控制参数的整定。下面我们在转速采样频率为100Hz的情况下将多次调整比例系数且获取其转速和PWM曲线,并对其进行分析,以寻找到合适的比例系数,而且也是一个探索的实验过程。
17Kp=3时转速和PWM波形图,从图中可以看出,系统前期的振荡较大,在800ms内经过7次振荡以后逐渐趋于稳定,且稳定之后的PWM波形变化较大,说明Kp的取值略过大,使得系统对转速偏差过于敏感。

基于Arduino与LabVIEW的直流电机转速控制系统(2)
17 Kp=3时转速和PWM波形图
18Kp=4时转速和PWM波形图,从图中可以看出,由于Kp的取值过大,直接导致系统振荡而不能正常工作。

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18 Kp=4时转速和PWM波形图
19Kp=2时转速和PWM波形图,从图中可以看出,系统前期的振荡幅度较大,次数较多,PWM600ms内经过4次振荡以后逐渐趋于稳定,且PWM波动较小,转速在30ms时达到最大值,并在400ms内经过3次振荡之后趋于稳定。

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19 Kp=2时转速和PWM波形图
20Kp=1时转速和PWM波形图,从图中可以看出,系统前期的振荡较小,PWM400ms内经过2次振荡之后逐渐趋于稳定,且PWM波形很小,转速在30ms时达到最大值,并在400ms内经过2次小幅振荡后逐渐趋于稳定。

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20 Kp=1时转速和PWM波形图
21Kp=0.5时转速和PWM波形图,从图中可以看出,系统前期的振荡较小,PWM400ms内经过1次调整之后逐渐趋于稳定,且PWM波形很小,转速在50ms时达到最大值,并在400ms内经过1次小幅调整后逐渐趋于稳定。转速的上升速度略微有点慢。

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21 Kp=0.5时转速和PWM波形图
22Kp=0.3时转速和PWM波形图,从图中可以看出,系统前期的振荡较小,PWM400ms内经过1次调整之后逐渐趋于稳定,且PWM波形很小,转速在200ms时达到最大值,在400ms内经过1次小幅调整后逐渐趋于稳定。系统的超调量较小,且转速的上升速度较慢,起始的响应较差。

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22 Kp=0.3时转速和PWM波形图
23Kp=0.1时转速和PWM波形图,从图中可以看出,系统基本无振荡,PWM200ms之后逐渐趋于稳定,且PWM波形基本不变,转速在300ms之后逐渐趋于稳定。系统的超调量非常小,且转速的上升速度非常慢,起始的响应非常差。

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23 Kp=0.1时转速和PWM波形图
综合图17-23的波形图,根据图24控制系统效果评判,得出比例系数在0.51之间比较合适,有较快的上升速度,超调量适当,稳定性较高。

基于Arduino与LabVIEW的直流电机转速控制系统(2)
24 控制系统效果评判
17~图23是在转速采样频率为100Hz的情况下调整比例系数获取的转速和PWM曲线,通过观察曲线的形状来寻求最优的比例系数。下面我们在比例系数为1的情况,分别更改采样周期为50Hz200Hz,即定时时间分别为20ms5ms20ms内的转速为2005ms内的转速为50,转速和PWM的曲线分别如图25和图26所示。与图20相比,图25的振荡明显过大,图26的稳定时间过长,这说明比例系数和采样速率有很大的关系,一般情况下,先确定采样频率,然后不断调整比例系数。

基于Arduino与LabVIEW的直流电机转速控制系统(2)
25 Kp=1采样频率为50Hz时转速和PWM波形图
基于Arduino与LabVIEW的直流电机转速控制系统(2)26 Kp=1采样频率为200Hz时转速和PWM波形图

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