直流伺服系統(tǒng)數(shù)字控制理論與試驗研究.pdf

1、隨著自動控制理論的發(fā)展，伺服系統(tǒng)的理論與實踐趨于成熟，并得到廣泛應用。近幾十年來在新技術革命的推動下，特別是伴隨著微電子技術和計算機技術的飛速進步，伺服技術的發(fā)展更是突飛猛進。 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、過載、啟動、制動轉矩大等優(yōu)點，在自動控制領域內(nèi)得到了廣泛應用。 伺服系統(tǒng)的性能要求主要有如下兩個方面：一是快速性好，即系統(tǒng)對輸入信號響應快，過渡時間短，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。具體來說，要求系統(tǒng)的上升時間、調(diào)節(jié)時間、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)的設計和裝配，通過理論和試驗兩種手段對直流伺服控制系統(tǒng)的被控對象建立了數(shù)學模型，其最終結果可簡化為一個二階受控對象。直流伺服系統(tǒng)采用先進的偽微分反饋控制理論，采用偽微分反饋控制算法，工程實現(xiàn)時所要求的微分階次要比它在反饋網(wǎng)絡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)的硬件由計算機、PLC、自整角機、功率放大器和力矩電機等組成。最終軟件具有響應外部數(shù)據(jù)輸入和動態(tài)反饋曲線顯示，電機當前位置顯示三大功能。 本設計中主要利用Visual C++6.0軟件進行編程。Visual C++6.0開發(fā)工具提供了現(xiàn)成的窗口、控件與工具條的制作手段，大大簡化了接口的開發(fā)過程，并且使得開發(fā)出的接口具有組態(tài)軟件風格，使用起來方便、靈活。 VC中使用高精度計時

4、器，計時精度最大可以達到1ms,直流伺服試驗系統(tǒng)中使用的采樣周期定為10ms,用于滿足實時控制環(huán)境下的應用。 控制系統(tǒng)采用PLC作為控制器，通過梯形圖編程實現(xiàn)PDF控制算法和上位機通信。PDF控制算法的PLC實現(xiàn)包括：反饋信號的測量，通過PLC內(nèi)部的高速計數(shù)器的計數(shù)值作為系統(tǒng)的位置反饋信號。經(jīng)過對控制算法的離散化處理，將輸出值送入寄存器，最后在每個掃描周期內(nèi)，將寄存器的值進行D/A轉換輸出電壓。 論文中對以計算機為上位機

5、與Simens S7-200系列（修改）PLC的串行通信進行了研究，開發(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、奇偶校驗功能和通信信號的電氣標準——RS-232/RS-485接口標準；通信協(xié)議定義了在計算機和PLC之間建立連接以及傳遞資料的信號序列。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軟設備狀態(tài)值命令幀，向PLC軟設備寫入值命令幀。 由試驗數(shù)據(jù)和響應及