用PID準確控制小車的位移
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一、設計目的及意義
目的：
1）、理論聯系實際，加強對理論的理解。
2）、熟悉MATLAB軟件，掌握它在控制系統設計當中的應用，能熟練進行系統建模、性能分析、模型仿真等操作。
3）、用單片機進行編程，實現PID的控制算法。
意義：
1）、培養動手能力，通過模型的建立，將抽象思維與具體思維相結合。
2）、增強分析問題、解決問題的能力。
3）、開發創新意識，增進對科學的興趣。
4）、培養嚴肅認真的科學態度。
二、設計方案及總體思路
根據設計大綱的要求，本次設計的系統框圖如下：
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如上圖所示，控制系統采用串級控制。分為主控回路（位置環）和副控回路（速度環），每個環節設計相應的控制器以及時糾正系統在工作過程中由于擾動或者其他因素引起的誤差，確保系統精度和響應的快速性。如果只用最外環（位置環）進行控制，誤差將得不到及時的反饋和糾正，影響加工精度。本設計運用PI控制方法（副控回路）和數字PID 控制方法（主控回路），分別對速度環和位置環進行設計，使系統滿足設計要求的性能指標。
根據設計大綱的要求采用永磁式小慣量直流電動機作為系統的執行元件，并采用具有恒轉矩調速特點的電樞電壓控制方式。至于電機型號的選擇，要根據生產現場的實際情況，進行電機功率估算、發熱校核、轉矩過載校核，確定電機相關參數，并查表選用最符合要求的電機型號。具體設計步驟大致為： 1．功率估算：2．發熱校核。
3、直流伺服電機的動態特性
直流伺服電動機的動態特性是指當給電動機電樞加上階躍電壓時，轉子轉動隨時間的變化規律，用ω=f(t)描述。
建立其平衡方程：
轉矩T 與電流 I有關 ，電動勢 e 與旋轉速度有關，通過常數 Kt、Ke建立方程式。
在單輸入單元中，Kt=Ke
根據牛頓定律和基爾霍夫定理，可列出下列方程式：...
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