案例 1：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 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：
（式 1）
式中 是控制器的输出， 是系统给定量与输出量的偏差， 是比例系数，
是积分时间常数， 是微分时间常数。其相应传递函数为：
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