"基于PID算法的直流伺服系统设计与控制"

本设计以微型计算机 8097 为主控器，采用 PID 算法设计三环全数字式控制器。在本次设计中选择霍尔元件做为电流检测传感器，将检测到的弱电信号通过运算放大器 LF356 组成的两级放大电路放大滤波后，输入 8097 内部的 A/D 转换电路转换进而得到电流反馈量；光电脉冲发生器作为速度检测传感器以及位置传感器，通过光电隔离器 PC900 和 GAL16V8 的分频鉴相得到速反馈量，同时与 8097 内部的计数器和计数器 8254 结合以可逆计数方式得到位置反馈量；通过软件设置电流环、速度环和位置环的工作方式。此外，采用串口通信使伺服系统与上位微型计算机实现通信联系以发送各种运行指令，最终实现微型计算机对电流环、速度环和位置环的控制。关键词 微型计算机； 8097； HIS； 8254； PID 1 绪论直流伺服电动机是近几十年来随着电力电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型电动机。近些年来，直流伺服控制系统被广泛应用于工业生产，这已经成为自动化领域的一项重要课题。伺服系统在机械制造行业中占据着重要位置，是用得最多最广泛的控制系统[1]。直流伺服系统的主要优点是控制； 相较于其他类型的控制系统，直流伺服系统响应速度快、稳态误差小、对负载变化的适应能力强、控制精度高、动态特性好等特点，因此其在工业生产和自动化控制领域有着广泛的应用。基于PID控制的直流伺服系统设计.doc 文章中介绍了一种基于PID控制的直流伺服系统的设计方案，主要包括硬件和软件设计部分。 硬件设计部分主要包括传感器的选择与布置，电路的设计与搭建，以及微型计算机与伺服系统的通信部分。本设计选择霍尔元件作为电流检测传感器，光电脉冲发生器作为速度检测传感器以及位置传感器。电流检测传感器将检测到的弱电信号通过运算放大器放大滤波后，转换成电流反馈量；速度和位置传感器通过光电隔离器和分频鉴相得到速度和位置反馈量。同时，通过串口通信实现伺服系统与微型计算机的通信联系，从而实现微型计算机对电流环、速度环和位置环的控制。软件设计部分主要包括PID算法的实现，电流环、速度环和位置环的工作方式设置等。PID算法被广泛应用于控制系统中，能够有效地调节系统的稳定性，精确度和响应速度。在本设计中，PID算法被用于电流环、速度环和位置环中，通过微型计算机对PID参数进行合理设置，从而实现对伺服系统的精确控制。 总的来说，基于PID控制的直流伺服系统设计.doc 文章提出的方案，采用了先进的PID控制算法和全数字式控制器，通过合理的传感器选择与布置、硬件设计与软件设计，实现了微型计算机对直流伺服系统的精确控制。这对于提高直流伺服系统的控制精度和稳定性，满足了自动化领域对于控制系统的高要求，具有一定的理论和实践价值。未来，可以进一步完善硬件和软件设计，提高系统的稳定性和鲁棒性，拓展其在更广泛领域的应用。