基于PID算法的无刷直流电机速度控制系统设计-Read.PDFVIP

基于PID 算法的无刷直流电机速度控制系统设计 汲绍艳 中国农业大学机械电子工程，北京（100083 ） E-mail ：sy_ji@163.com 摘 要：本文介绍了无刷直流电机调速以及PID 调节，运用AT89S52 单片机作为控制器实 现对电机的速度控制，利用 PID 算法实现速度闭环控制。阐述了系统的硬件组成和软件流 程，本系统实现了机器人的关键部位驱动器的设计，解决了机器人的动力来源。 关键词：无刷直流电机，PID 算法，闭环控制 1. 引言 无刷直流电机是近几年小电机行业发展最快的品种，随着一些电子产品的增多，无刷直 流电动机作为驱动器，其需要量迅速增加。无刷直流电机用电子换向替代了电刷和换向器， 具有高可靠、高效率、寿命长、调速方便的优点。驱动系统是智能机器的重要组成部分, 对 系统的性能和操作能力具有决定性的作用，在一般情况下, 智能机器驱动系统由驱动器和传 动系统两部分组成。驱动器是驱动系统的核心部件, 用以产生运动和力; 传动系统将运动和 力从驱动器传递到灵巧手手指的关节。 2. PID 调节 [1] 文献 速度闭环控制结构能够提高无刷直流电动机的速度调解范围和速度控制精度。在 开环形的驱动器的基础上，加上速度闭环，就形成了无刷直流电动机的闭环控制系统。在无 刷直流电动机闭环调速系统中，速度控制器的输出信号，用作脉宽调制器的控制信号，一般 将霍尔位置传感器的信号加以处理后，形成速度反馈信号。在电子数字计算机直接数字控制 系统中，PID 控制器是通过计算机 PID 控制算法程序实现的。PID 控制规律的实现，必须用 数值逼近的方法。当采样周期相当短时，用求和代替积分，用差分代替微分，使 PID 算法 离散化，将描述连续-时间PID 算法的微分方程，变为描述离散-时间PID 算法的差分方程， 如图 1 所示： 输入 e ＋ PID位置算法 受控源 + - 图 1 位置式 PID 控制算法的简化示意图 1 de (t ) U(t) Kp[e(t =+ )∫e(t) dt +Td T1 dt （1） 考虑式（1），用矩形积分时，有： K T p s K I T I K T p D K D T s -1-