求指教关于PID控制的问题

用PID控制时PLC间接控制交流接触器让加热板接通220V电源加热时还没达到我设定的温度就在频繁接通断开来升温，这是PID调节功能在发挥作用，很正常，最后使温度到达设定温度不过冲。不过，使用PID调节电加热不建议使用接触器，因为动作太频繁，影响接触器使用寿命。应该使用固态继电器，无触点运行，控制性能好寿命长。

这是300的系统功能块中的管脚，但看这些指令没有任何意义。PID控制用的是fb41 ，你可以去查看这个功能块的含义，你就会明白上边这些东西的意思。

FB41称为连续控制的PID用于控制连续变化的模拟量，与FB42的差别在于后者是离散型的，用于控制开关量，其他二者的使用方法和许多参数都相同或相似。　PID的初始化可以通过在OB100中调用一次，将参数COM-RST置位，当然也可在别的地方初始化它，关键的是要控制COM-RST；PID的调用可以在OB35中完成，一般设置时间为200MS，一定要结合帮助文档中的PID框图研究以下的参数，可以起到事半功倍的效果以下将重要参数用黑体标明如果你比较懒一点，只需重点关注黑体字的参数就可以了。其他的可以使用默认参数。A：所有的输入参数：COM_RST: BOOL: 重新启动PID：当该位TURE时：PID执行重启动功能，复位PID内部参数到默认值；通常在系统重启动时执行一个扫描周期，或在PID进入饱和状态需要退出时用这个位；MAN_ON： BOOL：手动值ON；当该位为TURE时，PID功能块直接将MAN的值输出到LMN，这可以在PID框图中看到；也就是说，这个位是PID的手动/自动切换位；PVPER_ON： BOOL：过程变量外围值ON：过程变量即反馈量，此PID可直接使用过程变量PIW（不推荐），也可使用 PIW规格化后的值（常用），因此，这个位为FALSE；P_SEL： BOOL：比例选择位：该位ON时，选择P（比例）控制有效；一般选择有效；I_SEL： BOOL：积分选择位；该位ON时，选择I（积分）控制有效；一般选择有效；INT_HOLD BOOL：积分保持，不去设置它；I_ITL_ON BOOL：积分初值有效，I-ITLVAL（积分初值）变量和这个位对应，当此位ON时，则使用I-ITLVAL变量积分初值。一般当发现PID功能的积分值增长比较慢或系统反应不够时可以考虑使用积分初值；D_SEL ： BOOL：微分选择位，该位ON时，选择D（微分）控制有效；一般的控制系统不用；CYCLE ： TIME：PID采样周期，一般设为OB35的周期100ms；SP_INT： REAL：PID的给定值；PV_IN ： REAL：PID的反馈值（也称过程变量）；PV_PER： WORD：未经规格化的反馈值，由PEPER-ON选择有效；（不推荐）MAN ： REAL：手动值，由MAN-ON选择有效；

基于Proteus的无刷直流电机控制器仿真设计

宛铮(嘉兴学院机电工程学院，浙江 嘉兴314001)

摘要：在Proteus仿真环境下结合Mplab开发平台，设计了以DSPIC33FJ12MC202为主控制器的无刷直流电机仿真控制系统。该系统采用转速电流双闭环PID控制策略，实现了对无刷直流电机的调速控制。实验结果表明，所设计的系统能够满足无刷直流电机转速控制的设计要求，稳定可靠，对实际硬件电路的设计具有很大的辅助作用。

关键词：Proteus；DSPIC33FJ12MC202；无刷直流电机；仿真；控制系统

引言

无刷直流电机具有调速范围广、过载能力强、低电压特性好、启动转矩大（堵转特性）、启动电流小等优点，已在各个经济领域和人们的日常生活得到广泛的应用。研究无刷直流电机的驱动控制技术具有重要的实际应用价值。

与Matlab等仿真工具相比，利用Proteus可以在虚拟环境中完成硬件电路的设计，并通过对微处理器编程，实现各种控制算法，可以直观观测到控制效果。在实际应用系统的设计开发中，有助于降低开发成本和开发周期，提高设计效率。基于此，本文采用Proteus仿真平台设计了以DSPIC33单片机为控制核心的无刷直流电机仿真控制器，完成了硬件电路设计和程序调试，实现了转速电流双闭环PID控制策略，为实际系统的设计提供了有效的理论实践基础。

1无刷直流电机的Proteus仿真模型

Proteus软件的无刷直流电机模型建立在直流电机模型基础之上，可以根据应用需要设定额定电压、空载转速、负载阻抗、转动惯量、绕组阻抗、绕组间互感等参数。模型中带有三个霍尔位置传感器，TTL输出，用于转子位置检测。

在设计中，在Proteus的Motors库里有三相星型联接和三相角型联接两种无刷直流电机模型可供用户选择，两种模型的输入输出引脚一致，区别仅在于绕组联接方式。模型的引脚中，a、b、c分别为绕组线圈输入端，sa、sb、sc分别为霍尔位置传感器输出端，load为仿真负载输入端，omega为转子角速率输出端，单位为弧度/秒。

2硬件电路设计

系统的硬件组成框图如图1所示。主要包括主控制器硬件电路、功率驱动电路、功率逆变电路、电流检测电路、转速检测电路等。

主控制器通过功率驱动电路输出PWM，控制功率逆变器，实现对电机的驱动。为了实现转速、电流双闭环控制，电机的转速由电机转子位置传感器获得，母线电流通过霍尔电流传感器测量主控制器电路

主控制器采用美国Microchip公司的DSPIC芯片DSPIC33FJ12MC202。该芯片是一款16位的高性能数字信号控制器，具有8路电机控制PWM输出通道，1路正交编码接口QEI，非常适合用于无刷直流电机控制。主控制器电路如图2所示。

DSPIC33FJ12MC202控制器具有输入电平变化告知功能，当检测到一个特定数字输入引脚上电平状态的变化就会产生中断。系统设计时将霍尔传感器A，B，C分别接入RB0，RB1，RB2或CN4，CN5，CN6引脚，当发生CNxInterrupt中断时，会读取全部3个霍尔输入引脚，然后可通过查表得到当前需要换相的信息，从而实现对BLDC电机进行换相控制。同时，可以利用控制器的输入捕获功能对电机进行比较准确的测速。

22功率驱动电路 功率驱动采用三相全桥驱动[2]，使用三片IR2101驱动3个桥臂，由6个N沟道功率MOSFET管SMP60N06构成三相桥式逆变器。采用二二导通六状态导通方式。图3所示为一路桥臂的功率驱动电路。PWMH1和PWML1是由主控制器输出的PWM脉冲方波，通过功率驱动芯片IR2101驱动相应功率MOSFET管的通断。D1是快恢复二极管BYT30，C2为自举电容,选取C2的电容值为22u电流采样电路设定无刷直流电机模型的额定工作电流为10 A,采用霍尔电流传感器ACS755串入全桥公共端来检测相电流。由于ACS755额定输入电流为0~50 A，输出电压范围是06V~36V，而DSPIC33FJ12MC202的AD转换参考电压设置为33V和地，因此必须对霍尔传感器得到的电压进行调理。为此，使用LM358产生24V基准电压，再通过1%的高精度碳膜电阻分压获得06V基准电压。然后将霍尔电流传感器输出电压与06V基准电压通过减法电路，从而获得0V~3V的电压范围。随后将调理后的电压送给控制器A/D采集输入端，经A /D转换完成电流采样。电流采样电路如图4所示。为了保护控制器的AD端口，在AD输入端并入33V稳压管。24位置检测电路

Proteus的无刷直流电机模型带有3个霍尔传感器，霍尔传感器的输出信号两相间相差120度。与此对应的是电机转子每旋转一周霍尔传感器就能输出6种编码状态，如图5所示。从图可见，霍尔传感器输出状态变化一次，就意味着电机转子转过了60度。据此，可以根据单位时间T内捕获的霍尔传感器输出变化的个数n计算出电机的转速V=60n/T。根据这一原理，通过控制器的输入捕获功能IC获取到其中一相霍尔传感器输出信号的周期，就可以比较准精确地测量到控制器控制策略系统采用转速电流双闭环增量式PID控制策略[3]，结构原理图如图6所示，其中电流内环和速度外环均采用PI控制。考虑到在实际工程应用中对电流和转速进行调节时希望静态误差小并且具有较小的超调量，因此在工程上可以把电流环校正为典型Ⅰ型系统，把速度环校正为典型Ⅱ型系统。实际设计时先按照最佳二阶系统整定电流环，然后按最佳整定设计法整定转速环[4]。4 Proteus仿真结果及分析

在Mplab集成开发环境下使用C语言进行程序设计。Mplab支持与Proteus进行联合调试。在安装了vdmmplabexe文件后，在Mplab的debug工具上会出现Proteus VSM，这样在完成程序编译后，即可与Proteus下设计的硬件电路进行联合仿真调试，开发过程与硬件设计过程类似。

仿真时，设定目标转速转度为170r/min，逆时针旋转。仿真运行结果如图。从仿真结果可以看到，经过短暂的电机启动过程，电机转速能够稳定在170r/min。图中左侧波形时稳态运行时3路霍尔传感器输出信号，右侧波形为三路相电压波形。在设定转速速度为1000r/min，电机转速转度能够稳定在999r/min。在仿真中电机的转速与设定的转速存在一定误差，这是由于在PROTEUS仿真软件环境下造成了系统的实时性降低，从而一定程度上造成了延时，导致了误差产生本文利用Proteus仿真软件设计了无刷直流电机仿真控制系统，完成了主控制器硬件电路、功率驱动电路、功率逆变电路、电流检测电路、转速检测电路的设计，通过C语言编程在控制器实现了转速电流双闭环增量PID控制，实现了对设定转速的恒速控制。实验结果表明，所设计的系统能够满足无刷直流电机转速控制的设计要求，取得了良好的效果，对实际硬件电路的设计具有很大的辅助作用。

参考文献[1]李晓斌,张辉,刘建平利用DSP实现无刷直流电机的位置控制[J]机电工程, 2005,(03)[2]刘宏基于DSP的直流无刷电机电子调速器系统设计[J]黑龙江科技信息, 2009,(16)

[3]叶小霞,徐烟红,郝洁无刷直流电机的双闭环控制仿真[J]科技创业月刊, 2010,(12)

[4]张争争,任永德,谢宝昌基于DSP的无刷直流电动机控制系统[J]微特电机, 2001,(02)

基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）项目资助，项目编号2011R417004”作者简介：宛铮（1990-），男，汉族，安徽庐江人，嘉兴学院2008级本科生，电子信息工程专业

电机调速与pwm占空比对应的速度是0~max，对应占空比的0~1；

pwm脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

脉冲宽度调制是一种模拟控制方脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

进行一次PID运算就是一次采样周期。PID控制的采样时间就是每隔多长时间进行一次PID运算，并将结果输出。 *** 作方法如下：

1、首先新建一个VI，如图1所示，在‘创建项目’中选择‘VI’。

2、然后Ctrl+S，保存文件，如图所示，输入文件名字然后‘确定’。

3、在面板中右键单击，在控件中选择‘修饰’--‘垂直平滑盒’。

4、同样在控件中选择‘波形’--‘波形图表’，然后拖拽边线显示多曲线。

5、在程序面板里面，首先右键单击，如图，选择‘函数’--‘结构’--‘while循环’，放置循环结构。

6、经过以上几步，程序已经编写完毕，点击运行就完成了。

绪论

摘要

第1章

系统的概述

11

恒压供水系统的概述

12

总体方案

121

变频恒压供水系统主要特点

122

传统定压方式的弊病

13

恒压供水技术实现

14

系统的构成及工作特性

141

变频恒压供水系统及控制参数选择

142

工作特性

143

主要研究设计

第2章

系统设计可行性分析实现

21

总体设计分析

22系统设计方案及实施

第3章

硬件电路设计

31主电路器件方面

311

主电路的结构

312

主要电器的选择

32压力传感器及其检测

33

PLC可编程控制器

34主电路设计

第4章

变频器系统

41、变频理论

411

变频器的控制方式

412

变频节能调速理论

42

变频器的PID组成部分

421

系统基本组成

43变频器PID控制系统的概述

431

系统的工作方式

432

PID调节的原理

433

积分环节（I）

引入积分环节的目的

434

微分环节（D)其作用

44变频器的PID功能预置

45

低频模拟输出量A/D转换

第5章

恒压供水系统

51

系统PLC控制流程图

511

控制示意图

512

控制流程图

5121

基本控制要求

5122

设计程序流程2台水泵分别为1号泵、2号泵工作过程

52

可编程控制PLC

I/O分配图

PLC接线

梯形图及指令

521

I/O分配图

522

PLC接线

523

自动控制梯形图

524

指令表

53

变频器内部结构端子及参数设置

531

变频器内部结构端子

532

具体参数设置

第6章

致谢

有这个开题报告

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