4．2 PID控制算法的特点
    图8 PID阶跃响应曲线
    PID是经典的工业过程控制算法，通常应用于工作速度不很高的控制过程中。根据不同的控制对象和控制要求，可分别采用比例控制P，比例一积分控制PI，比例一微分控制PD和比例-积分-微分控制。其中比例控制P的主要作用是对偏差的放大量，以提高控制灵敏度，但输出量是以偏差的存在为依存基础的，通常输出存在静差；积分控制I的主要作用就是消除静差，但会使响应速度减小；微分控制则可提高响应速度，也存在静差。有阶跃响应曲线图8可以看出，采用PID调节是响应速度最快的无静差控制。
    各控制品质用单位阶跃响应曲线表示如图8所示。

5 电机变频驱动控制电路
5．1 变频器多档转速控制电路的特点
    几乎所有的变频器都设置有多当转速的功能，格挡转速的转换是由外接开关的通断组合来实现的。3个输入端子可切换8档转速(包括0速)。对三菱FR-A540系列变频器来说，3个输入端子分别用RL、RM、RH表示；对森兰SB60变频器来说，需用编程的方法将Xl、X2、X3定义为多档频率端子。
    单片机随动控制器根据给定值(主动方发送的)、检测值(本机自整角机检测的)求出偏差，进行PID或最少拍算法编程计算输出量，输出量用二进制数表示，用3个输出端子经接口电路(电平转换)连接变频器的3个多档速端子；另有变频器的正转控制端子STR、反转控制端子STF、急停控制端子STOP、复位端子RES和电平参考端子SD，使用接口的8个端子与变频器控制端连接；接口电路中还有一个交流接触器，用来控制给变频器通断交流电源；以及故障报警铃和报警信号灯。
5．2 变频器功能预置
    变频器多档速驱动控制需预置各档转速对应的频率，此处从略。

6 双电机随动实验数据分析
6．1 单片机对转子位置采样的实验分析
    如前所述，对电机转子的位置采样是通过对自整角机定子三相绕组感生电压的有效值大小来分辨的。有效值变化规律的实验表明：
    (1)当电机转子匀速转动时，自整角机定子感生电压有效值大小按正弦量全波整流后的规律变化，频率与转速对应固定不变。
    (2)当电机转子转速快时，自整角机定子感生电压有效值大小变化的周期短，频率高；反之，电机转子转速低时，自整角机定子感生电压有效值大小变化的周期长，频率低。
    (3)当电机转子作变速转动时，自整角机定子感生电压有效值大小变化的规律是非正弦的；频率变化随加速升高，随减速降低。
    (4)当电机转子静止时，自整角机定子感生电压有效值大小固定不变，各相定子电压不等；当某相为最大值时，另两相值较小且相等。
    (5)设电机ABC相序为顺时针，且设自整角机转子交变磁极轴线正对B相时，则B相电压有效值最大，AC两相有效值相等；此时若顺时针转动，则A相有效值减小、而C相有效值增大；反之，则A相增大、C相减小。
    (6)对主动电机转子位置检测的精度，取决于对自整角机定子感生电压模数转换时数字量的位数；且转角与有效值的对应关系是非线性的正弦关系。当自整角机转子交变磁极轴线倒相时，存在”相位模糊”现象。
    综上所述，应用自整角机作为电机转子位置检测时，其用作转速、转向检测较为方便准确；用作转角检测时，需解决好相位模糊现象并做好非线性处理。在双电机随动实验中，我们采用了转轴光电脉冲辅助检测的方法，很好地解决了相位模糊问题。转角与有效值的非线性关系，在单片机中采用了查表法解决，显然，若要求精度越高，则所需存储空间越大。
6．2 随动电机转速闭环控制实验分析
    转速控制精度取决于变频器的多档速控制位数，三位控制端具有0～7八档速控制，由于电机转速具有惯性，采用PID控制算法的实验表明：若主动电机的变速平缓，则随动电机的转速跟随作用十分明显；若主动电机的变速剧烈，则随动电机的转速跟随稍显滞后，并在给定值左右小幅短时摆动。采用最少拍控制算法，则随动电机的响应较快，转速跟随的实时性好，主从电机转速差异采用行程累积偏差表示，两种控制算法在双轮双轨行程检测中的实验结果表明，PID控制平均误差为：4mm／10m；最少拍控制平均误差为：1mm／10m。
    有关双电机转速随动控制器的电原理图、PCB板设计图；双电机随动控制程序；转子位置、转速、转向检测程序；单片机控制器通信程序都将另著文论述。

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