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Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机

       基于前面的基础，我们已经能够搭建Simulink上位机、编码器测速、IIR滤波。这个利用PID控制直流电机实验，我们能否把这些功能都结合起来，形成一个综合性比较强的实验呢；

      下面我们给本实验提一点设计需求：

  1. 利用上位机控制电机正反转；
  2. 利用上位机观测到电机的转速、转向，通过滤波算法提高测速的精度；
  3. 利用上位机调整PID三个参数，使能达到更好的控制效果；
  4. 利用上位机实时调整目标值，观测调整效果；

我们先来看一下如何控制直流电机正反转

                  Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第1张图片

直流电机控制正反转只需要切换控制端的两个电平高低，那么上述模型就根据上位机的信号切换电平高低

 

我们再来看一下PID控制器模型

              Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第2张图片

 

积分模型和微分模型都要选取离散型的，根据速度误差经过PID后控制PWM的占空比实现调速的效果

 

对于MCU跟Simulink之间的通讯我们采用串口通讯方式

对于测速模型跟数据滤波模型前面已经讲过了，在这就不要继续重复了

为了显示模型运行正常，我们加一个闪烁灯，以表示程序运行正常

 

下图是PID控制直流电机的整个模型

 

Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第3张图片

下图是PID控制直流电机的Simulink上位机

Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第4张图片

到此，设计阶段所提的需求基本已经解决了，下面我们实际去检测一下它的效果；

 

在目标速度为300的情况下，P值为1、I值为、D值为0的情况下进行直流电机的速度调节，我们可以看到速度非常快就由0接近目标速度300

         Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第5张图片

在更改目标速度的情况下，目标速度由300改成400，响应速度是非常快的

      Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第6张图片

目标速度由400改成300，我们可以观测波形，响应速度是非常快了的，但是波形震荡还是挺大的，我们把这种波形更加平滑，这就要求我们修改PID的参数了；

       Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第7张图片

把参数更改成3以后，我们可以看到出现了一些超调的现象，

        

我们再把P值再增大到5，出现的超调现象会更加严重了；

Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第8张图片

我们把P值改成1，I值改成2，我们可以看到波形振荡的区间明显缩小，响应速度也加快了很多

Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第9张图片

我们再把示波器放大，看看PID调速的精度，200的目标速度，误差基本在1左右；

  Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第10张图片

 

 

写了这么久博客，感觉互动效率不高，特地开了微信公众号Tx chen,代码群聊均在上面可以找到 

Matlab/Simulink 自动代码生成 基于模型设计学习教程（12）---- PID控制直流电机_第11张图片

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