图3.7 设定速度为200时的一组控制结果
图3.8 设定速度为300时的一组控制结果
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第四章 参数的整定结果
在IDE中，能在进行中断或停止操作后，实时地查询主从电机的实测速度，实时速度偏差及控制量的大小，我们可据此调整主从电机的控制参数，直到满意为止。其查询界面如图3.7、3.8所示。
从电机要精确地跟踪主电机稳定地工作在设定速度上，且速度的响应过程，稳态误差，超调量等指标都能达到良好的性能，关键是对控制参数Kp、Ti、Td的整定。由于在不同的设定速度下，同一组参数难以取得理想的控制效果，因此，本程序将速度调整范围大致分了三个数据段，分别为：低于120转/分的低速段，120转/分到250转/分的中速段，高于250转/分的高速段，在各个速度段内，分别选出100转/分、200转/分、300转/分作为各个段内调整控制参数的设定速度，把这个控制参数作为整个速度段内的控制参数。
4.1 高速段内的参数整定及结果
转速要求达到每分钟250转以上时，参数整定结果如下： T1=T2=8, Ti1=Ti2=32, Td1=2, Td2=1, Kp1=Kp2=0.3
其中，T1,T2为分别主从电机的采样控制周期，Ti1,Ti2分别为主从电机调整的积分时间常数，Td1,Td2分别为主从电机调整的微分时间常数。
在本程序中采样控制周期T1、T2为100ms,为了计算简便，将其与Ti1、Ti2、Td1、Td2同比例约成简单形式。同时在不同的参数中，固定T1与T2,调整其他时间常数。
调整时，先启动程序，在电机达到稳定转速的情况下停止运行程序，通过查询可分别得到主从电机的实时速度。然后再启动程序，如此多次查询，我们可得到在该组控制参数下的不同时刻的主从电机速度值。然后根据这些数值调整控制参数，直到得出令人满意的主从电机速度值为止。
当主电机设定速度为300转时，在以上控制参数下所记录的一组主从电机实时速度如表4.1所示，其中speed1是主电机的实测速度，speed2是从电机的实测速度。
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表4.1 设定速度为300转/分时的主从电机实测速度
speed1 297 speed2 302 speed1 302 speed2 300 speed1 302 speed2 300 297 300 299 301 302 300 301 300 299 297 300 300 301 300 301 300 300 298 300 300 300 299 300 302 298 300 302 300 300 302 300 300 302 301 299 300 302 299 498 297 298 300 299 302 498 302 300 298 301 301 301 299 300 300 由表4.1中数据可以看出，控制系统在设定速度为300转时的控制精度是很高的。主电机的速度变化范围是[297，302],其中有60%的速度值集中在[299，301]内；从电机的速度变化范围也是[297，302]，其中有70%的速度值集中在[299，301]内。主从电机的最大跟踪偏差值为5。
4.2中速段内的参数整定及结果
当转速要求介入120转到250转之间时，参数整定结果如下： T1=T2=8, Ti1=Ti2=48, Td1=2, Td2=1, Kp1=0.3， Kp2=0.2
在该组参数下，记下主电机设定速度为200转/分时，不同时刻下的主从电机速度如表4.2所示。
表4.2 设定速度为200转/分时的主从电机实测速度
speed1 199 speed2 206 speed1 201 speed2 201 speed1 199 speed2 202
196 202 201 201 199 196 200 202 201 202 201 188 200 196 198 202 199 190 202 204 199 204 199 189 200 199 199 202 200 193 38
199 190 201 199 200 194 200 195 200 207 198 199 199 201 200 193 201 202 202 204 201 190 198 196 由表4.2数据统计，主电机的速度变化范围是[196，202],其中有97%的数据集中在[198，202]内；从电机的速度变化范围是[188，206]，其中 有63%的数据集中在[195，205]内。
4.3低速段内的参数整定及结果
当转速要求低于100转/分时，参数整定结果如下： T1=T2=8, Ti1=Ti2=32, Td1=1, Td2=2, Kp1= Kp2=0.3
在该组参数下，记下主电机设定速度为100转/分时，不同时刻下的主从电机速度如表4.3所示。
表4.3 设定速度为100转/分时的主从电机实测速度
speed1 104 speed2 108 speed1 102 speed2 106 speed1 speed2 96 94 105 98 97 106 100 91 99 90 105 91 102 97 97 93 104 100 99 96 96 99 98 99 96 104 106 100 97 104 99 93 98 100 98 109 100 88 97 96 102 103 97 102 98 103 99 99 98 89 94 104 96 108 100 109 由表4.3中的数据统计可知，主电机的速度变化范围是[94，105]，其中有60%的数据集中在[97，103]内；从电机的速度变化范围是[88，109]，其中有43%的数据集中在[95，105]内。
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4.4 结果分析
由以上三组数据可以看出，不同速度段内的主从电机速度偏差基本上都能控制在每分钟10转以内。在第一组数据中，速度偏差甚至控制在每分钟3转以内。三组数据的趋势是速度越高，控制精度也越高。说明速度越高，越好控制，电机运行得越稳定。原因可能有以下几个：
1.采用的是M法测速，即定时计数法，这种方法适用于高转速时的测速，在转速低时测速精度也低。
2.低速下的控制参数有待进一步完善。
3.电机在低转速时不易控制，常规的PID控制方法达不到更高的控制精度。
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