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1、实验一直流电机速度控制与PID参数校正一、实验目的1、掌握调整直流伺服驱动器PID参数的方法2、理解不同转动惯量对系统性能指标的影响二、实验要求通过 simulink 对电机进行仿真，确定合适的 PID 参数。随后对直流电机进行电流环、 速度环、位置环的 PID 控制，通过改变系统转动惯量，根据期望性能指标整定直流伺服驱 动器的电流环、速度环、位置环 PID 参数，确保理论曲线与实际曲线尽量拟合。进一步地 分析直流电机控制精度的影响因素。三、实验设备1、直流伺服系统控制平台，GSMT2012；2、PC、 Easy Motion Studio 软件；四、实验原理转动惯量是刚体转动时惯量的度量，其
2、量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。 转动惯量在旋转动力学中的质量，所以当系统转动惯量增大后，相同的控制器参数情况下， 系统的性能指标一定下降。为保持原有的性能指标，必须重新整定PID参数。点击图标E :匹 yM oti on Studi o五、实验步骤1、Easy Motion Studio软件对直流电机进行测试Easy Motion Studio是针对直流电机控制器进行参数调整的专业软件,它能够实时在线的 对电机的参数进行调整，并通过编码器对电机参数进行测试，并通过软件界面观测调试结果， 最终成功选择合适的 PID 参数。首先，对 Easy Motion Studio 软件进行了解
3、。，进入软件界面，选择“Open”，并点击“OK”。如下图所示。进入软件界面后，在“View”菜单下，选择“Project”即可得到以下界面。Hom i ng M o de eFuilc ti mleInterrupt三CAfil TablesSetupImportSaveSave As.选择在左列的下拉菜单选择“Setup”，并选择Edit”，在这里对直流电机的参数可以方便地 进行调整，并可对调整后的结果进行实时观测。需要注意的是，在这里电机应选择T54。并 选择 “Save to User Database”。进入到“Drive Setup”将控制模式选为“位置”或者“速度”模式。当对电机
4、的参数调整完成后，可通过“COM1” 口下载到电机的控制器中。操作步骤如下： 点击“Save as”保存当前位置，随后点击Download to Driver Motor”将修改后的参数下载 到电机的驱动器中。（1）速度环的整定及转动惯量的测定进入“Driver Setup” “Speed controller”，点击“Tune & Test”随后可以选择任意的方波，其中最大转速为3795rpm，速度可保持时间tp、加速时间tap, 降速时间tan，停止时间tn的最大值均为30s。随后选择“Test”，对电机的速度进行PI手动调整，调整结果可以通过测试界面看出。其中红色为理论曲线，黄色为实际曲
5、线。进行Kp、Ki参数调整，使得黄色曲线尽量与红色曲线靠近。进行Kp、Ki调节时，先将Kp进行调节，直至Kp对曲线影响不大，再进行Ki 调节。如果实时显示“on-line plot”中理论曲线和实际曲线较近，可选择“data logger”，该曲线为 处理后曲线。（2）电流环的整定进行电流环整定时，选择 “Driver Setup”中“Current Controller”，并在“Test Parameters” 中选择合适的测试电流，随后选择“Test”黄色曲线为电机的实测曲线，红色曲线为期望的电流曲线，蓝色曲线是电压曲线。电流Kp、 Ki调节，采用与速度相同的方法进行调节。（3）位置环的整
6、定位置调节是采用的PID调节，因此需要调整Kp、Ki、Kd三个参数红色为理论位置曲线，黄色为实际位置曲线。其中最大为15rot （即角度为5400deg）,需要注意的是tap、tan需要调整至合适的范围, 不能超过允许范围。最终位置为15rot时，时间不得短于1.8s，否则电机无法启动。六、实验结果分析1、直流伺服电机的控制框图；（ 1） 速度控制框图（2） 增大转动惯量后，重新调整PID参数的校正图。2、 分析Kp、Ki、Kd对直流电机主要三个参数（电流、速度、位置）的影响。实验二 直流电机运动控制实验目的1、 了解实验法建模的基本步骤； 2、掌握直流电机作为整个系统的控制的基本方法一、实验
7、要求通过 Easy Motion Studio 对电机参数进行调整，并下载到电机控制器中，随后通过 simulink 接口对电机进行控制。二、实验设备1、直流伺服系统控制平台，GSMT2012；2、PC、 Easy Motion Studio 软件；三、实验原理1、 通过 Easy Motion Studio 软件设置直流电机的参数（参考实验一），并通过串口将参 数下载至电机控制器中。2、打开 matlab,并选择目标 “GSMT2012Pos.mdl”、“GSMT2012Vel.mdl” 所在文件夹。MATLABV .也Eile Edit ew D ehug Resk top 企 indow
8、 HelpCurrent Directory: E:M2TL巴Efn忙忤:匹:：祐mpl已mShortcuts 回 How to Add 回 Whats NewCun “nt DixecXor：BATLACoBBand TindovAll Files File TypeGSMT2012PosDaul. Model 1 GSMT2012PosDaul. C Source file MGSMT2012PosDaul. MEX-file 2lGSMT2012PosDaul. C Header file GSMT2012VelFang. Model 2lGSMT2012VelFang. C Sourc
9、e file MGSMT2012VelFang. MEX-file HGSMT2012VelFang. C Header file GSMT2012VelMan. Model GSMT2012VelSin. ModelLast 五卄 201F201：；201：；201：201c201；201；201；201：To get st arte dj select MATLAB Hu匚i or D 已 jweTh已 已 1 已jtl已nt typ 已n：iiTL已 must b 已 t 已rininat 已d by CouId not pars已 t h已 f i1已： 已：Xmatlab7t ool
10、b okc3、选择GSMT2012POS.mdl进行参考。GS/WT Control Experiment Demo lIn :GSMTStart Real time centralCOM PDrtErFunctiDnStart Real ControlhlntE：Double di eked on the Start Real CDntror! module to open the real time contrGl dialc-g.点击“Start Real Control”模块，得到子模块。其中，AD5为电位器采集；APOS为直流伺服电机的模拟量采集（光电编码器）。CPOS模 块为电机控制模块。4、调整系统中阻尼力，在不同的阻尼力下观测外界对系统的影响。四、实验结果分析对不同阻尼力下电机的模拟量采集与实际电位器采集对比进行分析，外加负载对电机转 速或位置的影响。
