基于虚拟仪器的同步伺服系统PID模糊控制器设计

      1.引言
      颤振试飞历来是飞机试飞最后关注的课题，因为它直接影响飞行安全。在颤振试飞实验中，颤振激励系统是颤振试飞的重要设备之一。
      直流伺服系统作为驱动单元，是颤振激励及分析系统研制中技术难度和风险较大的一环，涉及到同步控制、小型特种永磁无刷直流伺服电机技术等一系列问题。本文以LabVIEW 7软件为开发平台，运用LabVIEW 强大的数据采集功能及其PID和Fuzzy logIC两个工具箱为该伺服系统设计一个基于虚拟仪器的控制器，完成双电机的同步控制。
2 基于虚拟仪器同步伺服系统控制器的设计
2.1 同步伺服系统的组成
 

2.2.3同步算法实现
（ 1）速度电压关系分段线性化
本同步伺服系统甲、乙两台电机均为无刷直流电机，设计参数基本一致，电机供电电压为直流15伏，采用PWM调速方式。在正常供电情况下，PWM端输入电压信号大于1.4伏，电机开始转动，随着调速电压信号的加大，电机转速开始加快，但是很明显转速和调速电压之间不是线性关系。为此首先测定转速和调速电压之间的关系，然后将其分段线性化，使电机转速在较窄的范围内和调速电压建立近似线性关系，根据实验数据对于甲、乙两组电机分别算出在转速（r/s）不同的情况，调速电压（V）与转速之间的近似线性关系如下：
 

（3）同步控制
虽然已经建立了初步的模型，并采用模糊PID进行调节，但为了进一步提高伺服系统的同步性，将两者的位置或速度差，乘以适当的系数，形成一个微小值。对速度快者降低电压设定值，对速度慢者提高电压设定值，实现对两台电机的同步控制。由于在转速较低的情况下，电机对对电压信号更为敏感，因而此时系数可以设置的较小，高速时系数可以设置的较大，但两种情况下均不能设的很大，否则会导致电机不稳定。
3.实验结果
本同步伺服系统共完成了速度跟随、速度同步、位置同步、差动同步四种实验，其中速度跟随包括恒速跟随、线性跟随、含阶跃信号的线性跟随三种。以下图3中a、 b、c中白色直线表示设定值，红色●表示甲电机的实验结果绿色×表示乙电机的实验结果； d、e中白色直线表示实际差值；f中白色直线表示设定值，红色● 表示实际差值。
 

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