基于工业模型的新型PID实验系统设计

王倩,蒋念平

(上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海200093)

摘要基于Matlab仿真的传统PID实验系统,不仅缺少实际控制对象,且存在一定的抽象性。为了完善该系统,设计实现了一种基于工业模型的新型PID实验系统。该系统在原有仿真实验的基础上,增加了工业电机控制模型,并以LPC2114为核心处理器,L298N为电机驱动的直流电机控制系统,通过Matlab编程进行PID实时控制。实验证明,该系统不仅保留了Matlab仿真实验的准确性,更能体现出PID参数变化对系统的影响,展现了PID的工业控制效果,提高PID实验系统的直观性。

关键词PID;电机;ARM;Matlab;实验系统

收稿日期:2015-04-19

作者简介:王倩(1990—),女,硕士研究生。研究方向:嵌入式控制系统。E-mail:Jainstcwq@163.com

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.12.037

中图分类号TM571文献标识码A

A New PID Experimental System Based on Industrial Model

WANG Qian,JIANG Nianping

(School of Optical-Electrical and Computer Engineering,University of Shanghai for

Science and Technology,Shanghai 200093,China)

AbstractTraditional PID experimental systems based on Matlab simulation are not only short of actual control objection but also abstract.This paper designs and implements a new PID experimental system based on the industrial model.The industrial motor control model is added to the original simulation with LPC2114 as the core processor and L298N for the DC motor control system of motor driven.PID real-time control is performed by Matlab programming.The experiment proves that the system reflects the influence of PID parameter changes on the system and the effect of PID industrial control while retaining the accuracy of the Matlab simulation experiment,and improves the visibility of PID experimental system.

KeywordsPID;motor;ARM;Matlab;experiment system

PID控制器作为最通用的控制策略,不仅在工业过程中应用广泛,也深入到自动控制系统的实验中。在传统PID实验中,通常是先给出PID的控制规律,然后以一个自定义的系统传递函数作为实验对象,利用Matlab进行仿真实验。本文采用一种简单直观的方法来进行PID实验,以真实的电机控制模型为对象,结合Matlab编程进行PID实时控制[1],可通过该实验系统亲自体验PID的工业控制,以及准确直观地认识PID参数变化对控制的影响。由于ARM[2-3]芯片具有性能高、成本低、功耗小等特点,本文系统中采用ARM7处理器(LPC2114)作为系统的采集控制单元,以此设计出该系统的硬件电路。且由于Matlab具有强大的数据处理能力以及编程简单等特点,该系统采用Matlab编写上位机来进行PID实时控制,并通过Proteus仿真验证了该系统的可行性。……