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，...
