MATLAB/Simulink下的双电机伺服控制系统仿真与PID优化

本篇文档是青岛科技大学本科生的一份课程设计报告，主题为"基于MATLAB/Simulink的双电机伺服控制系统仿真模型"。设计者利用MATLAB这一强大的工具，构建了一个三闭环伺服控制系统，包括位置调节器（APR）、转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR），旨在精确控制直流电机，并实现两台电机（电机x和电机y）的联动，确保在二维平面工作台上实现高度同步的位置跟随。 设计的核心内容围绕以下几个部分展开： 1. **设计任务和要求**：设计者面临的主要任务是设计一个高性能的伺服控制系统，满足高精度和快速响应的需求，尤其是在数控机床、机器人和激光加工等应用领域。设计目标包括减少系统的超调和响应时间，提升系统的动态和静态性能。 2. **伺服控制系统设计**： - **电流环ACR设计**：电流环是控制基础，通过自动电流调节器确保电机电流稳定。 - **转速环ASR设计**：转速环负责调整电机的转速，以实现对位置的精确控制。 - **位置环APR设计**：位置环是最关键的部分，通过自动位置调节器实现对电机位置的精确跟踪。 - **电机模型与UPE模型**：建立电机的数学模型和UPE电力电子变换器模型，用于深入理解电机的工作特性。 3. **软件设计与实现**： - **给定信号处理**：设计者通过给定信号驱动整个控制系统，这些信号可能来自外部指令或传感器。 - **XY双电机总体模型**：将两台电机集成到整体模型中，模拟它们之间的协同工作。 - **仿真结果与数据分析**：通过MATLAB/Simulink进行仿真，展示控制效果，并对数据进行处理以评估性能。 - **位置比较**：将仿真得到的信号与实际位置进行对比，验证控制系统的有效性。 4. **结论与总结**：最后，作者总结了整个设计过程中的关键步骤、所采用的方法和技术，并讨论了设计的优缺点和未来改进的方向。 通过这篇报告，读者可以了解到如何利用MATLAB进行复杂伺服系统的建模和仿真，以及在实际工程问题中如何设计和优化伺服控制系统。这对于了解伺服控制理论以及其实现方法具有很高的参考价值。