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实验五 直流电机转速控制设计
一、实验目的
1．了解直流电机转速测量与控制的基本原理。
2． 掌握LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。
3． 熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID控制原理。
二、实验设备与器件
计算机一台，NI ELVISⅡ多功能虚拟仪器综合实验平台一套，LabVIEW软件，万用表1个，12V直流电机1个，光电管1个，电阻若干，导线若干。
三、实验原理
直流电机转速测量与控制系统的基本原理是：通过调节直流电机的输入电压大小调节电机转速；利用光电管将电机转速转换为一定周期的光电脉冲，采样脉冲信号，获取脉冲周期，将脉冲的周期变换为脉冲频率，再将脉冲频率换算为电机转速；比较电机的测量转速与设定转速，将转速偏差信号送入PID控制器，由PID控制器输出控制电压，通过可变电源输出作为直流电机的输入电压，实现电机转速的控制。原理框图、检测与控制硬件电路图如图5-1和图5-2所示：
图5-1 电机转速测量与控制原理框图
图5-2 电机转速测量与控制硬件电路图
直流电机转速控制设计中特别需要考虑的问题：
1．电机启动的“死区”问题。电机刚上电时速度为0，光电检测脉冲周期测量为0，那么脉冲频率测量为无限大，该怎么办? 一个办法：设定转速的“虚拟下限”。
2．可变电源输出初始电压一定要调为0，避免烧坏直流电机。还要避免电源短接。
3．需要设置合适参数值：PID参数、转速下限、设定转速上限、可变电源的电压输出
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