直流伺服系統(tǒng)數(shù)字控制理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著自動(dòng)控制理論的發(fā)展，伺服系統(tǒng)的理論與實(shí)踐趨于成熟，并得到廣泛應(yīng)用。近幾十年來(lái)在新技術(shù)革命的推動(dòng)下，特別是伴隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，伺服技術(shù)的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)。 作為伺服系統(tǒng)中的重要部分，直流伺服系統(tǒng)以其調(diào)速范圍廣、過(guò)載、啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。 伺服系統(tǒng)的性能要求主要有如下兩個(gè)方面：一是快速性好，即系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)響應(yīng)快，過(guò)渡時(shí)間短，且超調(diào)量小，振蕩次數(shù)少；二是精度高，即系

2、統(tǒng)輸出與輸入之間的誤差小。具體來(lái)說(shuō)，要求系統(tǒng)的上升時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量、系統(tǒng)誤差均越小越好。 本論文完成了的一套直流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和裝配，通過(guò)理論和試驗(yàn)兩種手段對(duì)直流伺服控制系統(tǒng)的被控對(duì)象建立了數(shù)學(xué)模型，其最終結(jié)果可簡(jiǎn)化為一個(gè)二階受控對(duì)象。直流伺服系統(tǒng)采用先進(jìn)的偽微分反饋控制理論，采用偽微分反饋控制算法，工程實(shí)現(xiàn)時(shí)所要求的微分階次要比它在反饋網(wǎng)絡(luò)中所起的微分效果要低一次。若被控系統(tǒng)是二階，偽微分只要求獲得被控變量的一階微分。這

3、在工程上有非常重要的意義。 伺服控制系統(tǒng)的硬件由計(jì)算機(jī)、PLC、自整角機(jī)、功率放大器和力矩電機(jī)等組成。最終軟件具有響應(yīng)外部數(shù)據(jù)輸入和動(dòng)態(tài)反饋曲線顯示，電機(jī)當(dāng)前位置顯示三大功能。 本設(shè)計(jì)中主要利用Visual C++6.0軟件進(jìn)行編程。Visual C++6.0開(kāi)發(fā)工具提供了現(xiàn)成的窗口、控件與工具條的制作手段，大大簡(jiǎn)化了接口的開(kāi)發(fā)過(guò)程，并且使得開(kāi)發(fā)出的接口具有組態(tài)軟件風(fēng)格，使用起來(lái)方便、靈活。 VC中使用高精度計(jì)時(shí)

4、器，計(jì)時(shí)精度最大可以達(dá)到1ms,直流伺服試驗(yàn)系統(tǒng)中使用的采樣周期定為10ms,用于滿足實(shí)時(shí)控制環(huán)境下的應(yīng)用。 控制系統(tǒng)采用PLC作為控制器，通過(guò)梯形圖編程實(shí)現(xiàn)PDF控制算法和上位機(jī)通信。PDF控制算法的PLC實(shí)現(xiàn)包括：反饋信號(hào)的測(cè)量，通過(guò)PLC內(nèi)部的高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值作為系統(tǒng)的位置反饋信號(hào)。經(jīng)過(guò)對(duì)控制算法的離散化處理，將輸出值送入寄存器，最后在每個(gè)掃描周期內(nèi)，將寄存器的值進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓。 論文中對(duì)以計(jì)算機(jī)為上位機(jī)

5、與Simens S7-200系列（修改）PLC的串行通信進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了基于Win32 操作系統(tǒng)的通訊程序。其中串行通信接口提供了異步通信的編碼方式、奇偶校驗(yàn)功能和通信信號(hào)的電氣標(biāo)準(zhǔn)——RS-232/RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)；通信協(xié)議定義了在計(jì)算機(jī)和PLC之間建立連接以及傳遞資料的信號(hào)序列。S7-200系列PLC采用自由協(xié)議，資料以幀為單位發(fā)送和接受。包括讀PLC軟設(shè)備狀態(tài)值命令幀，向PLC軟設(shè)備寫入值命令幀。 由試驗(yàn)數(shù)據(jù)和響應(yīng)及