【摘 要】
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对直流电动机闭环控制系统的研究一直是工业、教学和科研研究的热点。东南大学机械系现有的转子实验台ZT-3是一个手动调节调压器来控制直流电动机转速的开环控制系统,配以相
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对直流电动机闭环控制系统的研究一直是工业、教学和科研研究的热点。东南大学机械系现有的转子实验台ZT-3是一个手动调节调压器来控制直流电动机转速的开环控制系统,配以相关设施可以完成学生测控、振动方面的实验。为了获得更好的实验效果,论文采用了新的驱动方式来驱动电机;实现了转子实验台的单片机闭环控制;引入了模糊PID算法优化系统的控制性能;设计了控制工程基础课程实验教学软件。转子实验台的闭环控制是以高速数据采集芯片ADμC831为核心。ADμC831是全集成的高性能12位数据采集系统,包含了高性能的自校准多通道ADC、DAC、PWM口以及与8051兼容的MCU。扩展的外围模块有转速和电流信号采集与调理模块、PWM驱动模块、与上位机通讯模块、前面板操作模块等。转速的闭环控制和电枢电流的监控既可以单独运行也可以由上位机控制。论文对硬件尤其是对PWM驱动模块的设计思路和调试遇到的实际问题进行了详细阐述。另外在实验台底层软件上介绍了模糊PID控制算法,阐述了隶属函数、控制规则的确定方法;模糊PID结构的简化以及控制算法流程。文中将算法应用于转子实验台系统,通过实验教学软件来改变控制参数以比较系统控制性能的改善。最后利用Labview软件研制了测控工程基础课程的实验教学软件,能运行在PC机上。其人机操作界面包括转速波形的显示和存储、电枢电流监控、参数的设置、实验指导书和实验报告调用等功能。将实验教学软件应用于ZT-3转子实验台,证明系统工作良好并能满足实验需求。
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