基于Ptolemy II的电机调速控制器的优化设计与仿真

中文字数:2943,  英文字数:2051

基于Ptolemy II的电机调速控制器的优化设计与仿真

引言
 在运动控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器，其调节规律是连续系统(如直流电机等)动态品质校正的一种有效方法；且理论已证明，对于运动控制的典型对象，PID控制器是一种最优控制；同时由于其参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…），长期以来在工业控制中广泛应用。
 设计一个专用的数字PID调节控制器时，如何选择PID算法，配置PID系数对于控制器的性能至关重要。这就需要在系统设计初，对此电机调速控制器进行建模、优化、仿真，得到满意的结果后，再通过FPGA实现。这样即可缩短软件开发周期，又能大致明确控制器的最终效果，不会出现设计原理的错误，此过程是目前复杂系统设计的必不可少的环节。
本文基于嵌入式系统建模仿真平台Ptolemy II，对由PID算法控制的电机调速控制系统进行建模与仿真。先分析了电机调速控制器的体系结构，再推导出电机的传递函数，在嵌入式系统建模仿真平台Ptolemy II上，从减少PID算法在控制中出现的积分饱和、超调以及调整控制器的响应速度出发，对系统进行修改、建模、仿真，选择最佳的PID算法和确定PID系数，最后在FPGA上验证了这个专用数字电机调速控制器。