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本栏目责任编辑：梁书
第6卷第22期(8月)基于MATLAB 的数字PID 直流电机调速系统的实现
康凯
(中国矿业大学计算机学院计算机系，江苏徐州221000)
摘要：该文介绍了数字PID 算法在直流电机调速系统中的应用。给出了直流电机传递函数的建立方法，并简要介绍了PID 、数字
PID 控制器的原理及特点，提出了利用MATLAB 软件确定PID 控制参数的方法，最后给出了数字PID 控制的程序流程图。
关键词：直流电机；传递函数；PID 控制；MATLAB/Simulink ；参数整定中图分类号：TP273
文献标识码：B
文章编号：1009-3044()22-6372-03
PID 控制由于算法简单、鲁棒性好和可靠型高等特点，被广泛应用于工业控制中。但在实际的应用中会遇到被控对象传递函数
难确定、PID 参数难调节等问题。本文以直流电机调速系统为例，给出直流电机传递函数，以及PID 参数的整定方法。通过PID 参数的整定得到连续的PID 参数，离散化连续PID 便可获取数字PID 方程，最终在计算机上实现直流电机的高效、快速、稳定的调速。
1直流电机的数学模型
直流电机的数学模型计算是直流调速系统设计的重要环节，这里利用传统方法求解直流电机的数学模型，根据直流电机的电气方程和机械特性方程可以求得直流电机的数学模型。
直流电机的电气方程：(1)直流电机的机械方程：
(2)
(1)式中C e 为电机电势系数；(2)式中T=C t i a ,J 为折算到电动机轴上的转动惯量。对(1)式、(2)式进行拉普拉斯变换便可得到直流电
机转速相对于输入电压的传递函数为：
(3)
(3)式中机械时间常数T m =JR a /C e C T ；电气时间常数T a =L a /R a 。
比较(3)式可知，直流电机的传递函数是一个二阶无滞后传递函数。二阶无滞后传递函数模型：
(4)
由于T a
(5)
2利用传统方法求直流电机模型参数
直流电机模型参数的经验公式：电机电枢内阻：(6)电机电势系数：(7)电枢电感：
(8)
(7)式中p 为极对数。
电机输出额定转矩：(9)转矩系数：(10)电气时间常数：(11)机械时间常数：
(12)
选取一直流电动机为例，其铭牌参数如表1所示。
收稿日期：-05-15
ISSN 1009-3044
Computer
Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.6,No.22,August ,pp.6372-6374
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