实验一直流电机速度控制与PID参数校正
一、实验目的
1、掌握调整直流伺服驱动器PID参数的方法
2、理解不同转动惯量对系统性能指标的影响
二、实验要求
通过simulink对电机进行仿真，确定合适的PID参数。
随后对直流电机进行电流环、速度环、位置环的PID控制，通过改变系统转动惯量，根据期望性能指标整定直流伺服驱动器的电流环、速度环、位置环PID参数，确保理论曲线与实际曲线尽量拟合。
进一步地分析直流电机控制精度的影响因素。
三、实验设备
1、直流伺服系统控制平台，GSMT2012；
2、PC、Easy Motion Studio软件；
四、实验原理
转动惯量是刚体转动时惯量的度量，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。
转动惯量在旋转动力学中的质量，所以当系统转动惯量增大后，相同的控制器参数情况下，系统的性能指标一定下降。
为保持原有的性能指标，必须重新整定PID参数。
五、实验步骤
1、Easy Motion Studio软件对直流电机进行测试
Easy Motion Studio是针对直流电机控制器进行参数调整的专业软件，它能够实时在线的对电机的参数进行调整，并通过编码器对电机参数进行测试，并通过软件界面观测调试结果，最终成功选择合适的PID参数。
首先，对Easy Motion Studio软件进行了解。
点击图标，进入软件界面，选择“Open”，并点击“OK”。
如下图所示。
进入软件界面后，在“View”菜单下，选择“Project”即可得到以下界面。
选择在左列的下拉菜单选择“Setup”，并选择“Edit”，在这里对直流电机的参数可以方便地进行调整，并可对调整后的结果进行实时观测。
需要注意的是，在这里电机应选择T54。
并
选择“Save to User Database”。
进入到“Drive Setup”将控制模式选为“位置”或者“速度”模式。
当对电机的参数调整完成后，可通过“COM1”口下载到电机的控制器中。
操作步骤如下：点击“Save as”保存当前位置，随后点击“Download to Driver Motor”将修改后的参数下载
到电机的驱动器中。
进入“Driver Setup”>“Speed controller”，点击“Tune & Test”
降速时间tan，停止时间tn的最大值均为30s。
随后选择“Test”，对电机的速度进行PI手动调整，调整结果可以通过测试界面看出。
其中红色为理论曲线，黄色为实际曲线。
进行Kp、Ki参数调整，使得黄色曲线尽量与红色
曲线靠近。
进行Kp、Ki调节时，先将Kp进行调节，直至Kp对曲线影响不大，再进行Ki 调节。
如果实时显示“on-line plot”中理论曲线和实际曲线较近，可选择“data logger”，该曲线为处理后曲线。
（2）电流环的整定
进行电流环整定时，选择“Driver Setup”中“Current Controller”，并在“Test Parameters”中选择合适的测试电流，随后选择“Test”
黄色曲线为电机的实测曲线，红色曲线为期望的电流曲线，蓝色曲线是电压曲线。
电流Kp、Ki调节，采用与速度相同的方法进行调节。
（3）位置环的整定
位置调节是采用的PID调节，因此需要调整Kp、Ki、Kd三个参数
红色为理论位置曲线，黄色为实际位置曲线。
其中最大为15rot（即角度为5400deg），需要注意的是tap、tan需要调整至合适的范围，不能超过允许范围。
最终位置为15rot时，时间不得短于1.8s，否则电机无法启动。
六、实验结果分析
1、直流伺服电机的控制框图；
（1）速度控制框图
（2）增大转动惯量后，重新调整PID参数的校正图。
2、分析Kp、Ki、Kd对直流电机主要三个参数（电流、速度、位置）的影响。
实验二直流电机运动控制
实验目的
1、了解实验法建模的基本步骤；
2、掌握直流电机作为整个系统的控制的基本方法
一、实验要求
通过Easy Motion Studio对电机参数进行调整，并下载到电机控制器中，随后通过simulink接口对电机进行控制。
二、实验设备
1、直流伺服系统控制平台，GSMT2012；
2、PC、Easy Motion Studio软件；
三、实验原理
1、通过Easy Motion Studio软件设置直流电机的参数（参考实验一），并通过串口将参
数下载至电机控制器中。
2、打开matlab，并选择目标“GSMT2012Pos.mdl”、“GSMT2012Vel.mdl”所在文件夹。
3、选择GSMT2012POS.mdl进行参考。
点击“Start Real Control”模块，得到子模块。
其中，AD5为电位器采集；APOS为直流伺服电机的模拟量采集（光电编码器）。
CPOS模块为电机控制模块。
4、调整系统中阻尼力，在不同的阻尼力下观测外界对系统的影响。
四、实验结果分析
对不同阻尼力下电机的模拟量采集与实际电位器采集对比进行分析，外加负载对电机转
速或位置的影响。