1、基于PID的直流电机速度控制系统设计实验报告班级：姓名：学号：指导老师：张友旺中南大学机电工程学院基于PID的直流电机速度控制系统设计实验报告一、实验目的1. 熟练并掌握89C51、ADC0809等芯片的原理、硬件以及接线；2. 熟练89C51单片机的指令系统 ， 完全掌握中断 ， 子程序 ， 查表程序等特殊语句的应用；3. 学习并掌握浮点数的原理及应用；4. 回顾机械工程控制基础的学习内容并掌握PID控制器的原理及用法；5. 锻炼自己发现并解决问题的能力 ， 同时将课本知识应用于实践以得到更好的理解 。
二、实验原理1.闭环控制/开环控制对直流电机转速的控制有一般有两种方式 ， 一种是开环控制 ， 一种是闭环控制 。
开环 。

2、控制的优点是简单、稳定、可靠 。
若组成系统的元件特性和参数值比较稳定 ， 且外界干扰较小 ， 开环控制能够保持一定的精度 。
缺点是精度通常较低 ， 无自动纠偏能力；闭环控制的优点是控制的精度可以达到很高 ， 而且对外界的干扰和系统的参数变化有很好的抑制作用 ， 且可以通过输出反馈控制系统的控制过程 。
缺点是存在稳定性 ， 振荡 ， 超调等一系列问题 ， 对系统的性能分析和设计远比开环控制麻烦 。
经过利弊的取舍 ， 本次试验选择的是闭环控制 ， 因为准备应用PID算法控制电机的转速 ， 故而需要有实际转速进行反馈与给定的转速形成对比 ， 进而通过算法输出PWM波形来控制直流电机 。
2.调速方式本实验采用脉冲宽度（PWM）调速 ， PWM调速具有以下几种优点 。

3、：（1） 系统的响应速度以及稳定精度好；（2） 电流的脉动量小 ， 容易连续 ， 运行平稳；（3） 调速范围宽 ， 抗噪性好；（4） 元件使用数少 ， 线路简单 。
PWM的实现方式：将电机电压的通断转换为周期控制 ， 用两个定时器T0,T1分别控制周期的时间和电压通的时间 ， 从而调节电机的平均电压 ， 以达到对电机电压大小的控制 。
PWM波的高电平 ， 由T1确定占空比PWM波的周期 ， 由定时器T0定时确定3测速方式测速的传感器用的是光电编码器 ， 它的原理是电动机的转动带动码盘的转动 ， 码盘上有很多缝隙 ， 缝隙每经过红外管一次就会产生一个脉冲 ， 进而通过专门的芯片得到转动的频率 。
4. PID控制方法模拟PID控制算法表达式：ut=KPe 。

4、t+1TI0te(t)dt+TDde(t)dt数字PID控制算法表达式（位置式）：uk=uk-1+KP1+TTI+TDTek-KP1+2TDTek-1+KPTDTek-2=uk-1+a0ek-a1ek-1+a2ek-2其中：u(t) ， uk ， uk-1为控制器的输出信号；ek ， ek-1 ， ek-2为偏差信号；KP为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数 。
三、实验内容1.系统结构（1）系统方框图e(t)PWM输出直流电机PIDu(t)测速装置（2）流程图直流电机传感器测速PWM输出PID运算A/D转换F/V转换2.硬件部分及接线（1）ADC0809接线单片机最小应用系统的 P0口JD4F接A 。

【基于|基于PID的直流电机速度控制系统设计实验报告】5、/D转换的D0D7口JD10H ， 单片机最小应用系统的Q0Q7口JD7F接0809的A0A7口JD11H ， 单片机最小应用系统的WR、RD、P2.0、ALE、INT1分别接A/D转换的WR、RD、CS-0809、CLK、EOC 。
A/D转换的+Vref接+5V电源 ， AIN0接可调电源模块A2区的输出端（AIN0也可在程序运行之后接） ， 单片机最小应用系统的RXD、TXD分别接串行静态显示的DIN、CLK 。
（2）电机接线单片机的P1.0接电机的control口 。
3.软件部分(1)A/D转换值显示部分见后面附录程序中的A/D转换及显示子程序（XS） 。
注意：该程序采用的是用RLC A等语句实现的串行通信 ， 若 。

6、使用MOV SBUF ,A等语句实现串行通信 ， 则需要改动表格中数据 。
这是因为RLC A等语句实现的串行通信是数据的高位在前 ， 低位在后；而MOV SBUF ,A等语句实现的串行通信正好与之相反 ， 低位在前 ， 高位在后 。
（2）PID运算程序见后面附录程序中的PID调节子程序（PID） 。
注意：此处采用位置式方程 ， 并且使用双字节浮点数计算 ， 以提高精度 。
（3）PWM输出程序见后面附录程序中的PWM的参数求解子程序（PWM）以及主程序中T0 ， T1中断语句 。
注意：此处采用双字节浮点数计算 ， 以提高精度 。
（4）加减乘除子程序见后面附录程序中的浮点数运算子程序部分 。
注意：此处都是有符号双字节浮点数 。
四、实验结果及感想 。

7、经过两星期的编程和调试后 ， 虽然中途出现了很多障碍 ， 但是最终还是实现了直流电机的速度控制 ， 使其可以调到速度范围内任意想要的速度 ， 完成了实验任务 。

稿源：(未知)

【傻大方】网址：/a/2021/0711/0022845949.html

标题：基于|基于PID的直流电机速度控制系统设计实验报告