实验十七 直流电机控制实验 一、 实验目的 1． 学习数字控制器的模拟化设计方法； 2． 学习数字 PID控制器的设计方法； 3． 学习 PWM控制理论； 4． 学习数字 PID控制器在 DSP上的实现方法。 二、 实验设备 计算机，CCS 2.0 版软件，实验箱、DSP 仿真器、导线。 三、 基础理论 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自 30 年代末 图 1 模拟 PID 控制 期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字 PID具有很大的灵活性和适用性。实现 PID 控制的计算机控制系统如图 1 所示，其中数字 PID控制器是由软件编程在计算机内部实现的。 1、PID 控制规律的离散化 PID 控制器是一种线性调节器，这种调节器是将系统的给定值 r 与实际输出值 y 构成的控制偏差yrc的比例（P）、积分（I）、微分（D），通过线性组合构成控制量，所以简称 PID 控制器。 连续控制系统中的模拟 PID 控制规律为： ])()(1)([)(0dttdeTdtteTteKtuDtIp （式 1） 式中)(tu是控制器的输出，)(te是系统给定量与输出量的偏差，PK是比例系数，IT 是积分时间常数，DT 是微分时间常数。其相应传递函数为： pKsTKIpsTKDp对象reyu- )11()(sTsTKsGDIp （式2） 比例调节器、积分调节器和微分调节器的作用： （1）比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数PK。比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。加大比例系数PK可以减小静差，但是，PK过大时，会使系统的动态质量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定。 （2）比例积分调节器：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分，只要偏差 e 不为零，它将通过累积作用影响控制量 u ，从而减小偏差，直到偏差为零。如果积分时间常数IT 大，积分...
