运动控制案例分析
实例讲解丨小车往返运动编程案例
实例讲解丨小车往返运动编程案例一、小车往返运动用S7-200实现小车往返的自动控制，控制过程为按下启动按钮，小车从左边往右边（右边往左边运动）当运动到右边（左边）碰到右边（左边）的行程开关后小车自动做返回运动，当碰到另一边的行程开关后又做返回运动。
如此的往返运动，直到当按下停车按钮后小车停止运动。
▲电气接线图I/O分配表梯形图程序PLC接线图程序调试及结果分析▲控制平台操作面板当按下SB2即i0.0（鼠标点击i0.0f）接通后，Q0.0接通，小车右行（即指示灯Q0.0 亮）。
当小车运行碰到右限位开关SQ2即i0.4（用鼠标点击i0.4f，模拟SQ2被压下）接通，此时小车左行（指示灯Q0.0灭，指示灯Q0.1亮），当运行到左边碰到左限位SQ1即i0.3（鼠标点击i0.3f）接通，此时小车又往右运行（指示灯Q0.1灭，指示灯Q0.0 亮）。
如此往返运动下去直到按下SB1即i0.2（鼠标点i0.2f）接通，小车停止运行。
附：二、闪光电路当按下启动按钮后，要求在两秒钟内有一秒亮有一秒灭，如此反复，灯一闪一闪发光。
I/O分配表梯形图程序PLC接线图程序调试及结果分析把编写好的程序下载到西门子s7-200PLC中进行调试。
观察运行结果和实验要求是否相同。
通过在线控制面板进行调试，当按下在线控制面板上的I0.0f（即 I0.0 接通）此时Q0.0有输出，Q0.0所接负载灯就亮，同时启动定时器T37开始计时，当计时一秒后因T37动作，其常闭触点断开，所以Q0.0无输出，所接负载灯灭。
灯灭的同时启动定时器 T38，T38 计时一秒后，把串联在定时器T37的常闭触点断开，所以T37复位，T37常闭触点恢复常闭。
此时Q0.0 又有输出，所接负载灯又亮。
这样，输出Q0.0上所接的负载灯以接通一秒，断开一秒频率不停的闪烁，直到按下在线控制面板上的I0.1f(即I0.1接通)，闪光电路不在继续工作。
若想改变灯闪烁的频率只要改变定时器的时间就能够达到改变要求。
运动控制系统应用实例
车辆纵向控制是在行车速度方向上的控制，即车速以及本车与前后车或障碍 物距离的自动控制。巡航控制和紧急制动控制都是典型的自动驾驶纵向控制 案例。这类控制问题可归结为对电机驱动、发动机、传动和制动系统的控制。 各种电机-发动机-传动模型、汽车运行模型和刹车过程模型与不同的控制器算 法结合，构成了各种各样的纵向控制模式，典型结构如图 9-3 所示。 图9-3所 示的就是一个无人驾驶汽车的基本结构示意图，以感知为主，有关车辆本身 的操纵性则没有反映。
图9-1 无人驾驶汽车结构框图 分析图9-1，由驾驶需求、外部感知识别、决策规划、控制执行和车本体等模 块组成。
其中：
感知部分由摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等多种方式共同组 成。 激光雷达 激光雷达的生产厂商集中在国外，包括美国Velodyne公司、 Quanegy公司以及德国的Ibeo公司等，国内激光雷达公司有深圳速腾、北京 北科、上海禾赛等。 毫米波雷达、超声波雷达 近年来毫米波雷达和超声波雷达也逐渐成为自动驾
本讲主要内容
第九章运动控制系统应用实例 9.1 无人驾驶汽车 9.2高速电子锯 9.3胡萝卜汁的灌装 9.4点胶机 9.5包装生产线 9.6缠绕生产线 9.7恒压供水系统
9.1 无人驾驶汽车
• 1．问题提出 • 2．功能分析 • 3. 系统组成 • 4. 工作流程 • 5. 结论
1．问题提出
• 随着人民生活水平的提升和科学技术水平 的发展，市场对自动驾驶车辆的需求越来 越高，有关自动驾驶的标准的分级，主要 有SAE（美国机动车工程师学会）标准和 NHTSA（国家公路交通安全管理局）两个 标准；目前，前者受到大多数业内人士的 认可，它从Lv0－Lv5将自动驾驶依据控制辆行驶的基本功能来看，无人驾驶应该完成 有人操作的所有功能，从操控性来看，要有自动 控制车辆加减速、制动、转向动作，要能依据感 知传感器实现对行驶环境的精确感知，依据GIS、 GPS（北斗）确定合理的行车线路。
运动控制系统 第九讲 运动控制系统应用实例
2．功能分析
• 从车辆行驶的基本功能来看，无人驾驶应该完成 有人操作的所有功能，从操控性来看，要有自动 控制车辆加减速、制动、转向动作，要能依据感 知传感器实现对行驶环境的精确感知，依据GIS、 GPS（北斗）确定合理的行车线路。
3．系统组成
• 首先我们先对无人驾驶汽车进行分析，无人驾驶 汽车是什么？无人驾驶汽车是由一个车架+四个车 轮+油门控制（一个行走电机）+一套转向操控系 统（一个转向电机）+一套制动装置+一套行车控 制电脑+能源供给管理系统（电源管理）+外部行 车环境感知+一个外壳组成。
本讲主要内容
第九章运动控制系统应用实例 9.1 无人驾驶汽车 9.2高速电子锯 9.3胡萝卜汁的灌装 9.4点胶机 9.5包装生产线 9.6缠绕生产线 9.7恒压供水系统
9.1 无人驾驶汽车
• 1．问题提出 • 2．功能分析 • 3. 系统组成 • 4. 工作流程 • 5. 结论
1．问题提出
• 随着人民生活水平的提升和科学技术水平 的发展，市场对自动驾驶车辆的需求越来 越高，有关自动驾驶的标准的分级，主要 有SAE（美国机动车工程师学会）标准和 NHTSA（国家公路交通安全管理局）两个 标准；目前，前者受到大多数业内人士的 认可，它从Lv0－Lv5将自动驾驶依据控制 方式和适用环境分为了6个等级。
图9-2 无人驾驶汽车感知结构图
决策规划部分 决策规划模块由四个子模块信息融合、任务决策、轨迹规划和异 常处理组成。这部分的硬件载体是一部高性能行车电脑，但核心还是控制软件无人车软件系统模块。 通常情况下，无人驾驶汽车的决策与规划系统主要包含以下几点内容： 1.路径规划：无人驾驶车辆中的路径规划算法会在进行路径局部规划时，对路径 的曲率和弧长等进行综合考量，从而实现路径选择的最优化，避免碰撞和保持安 全距离。 2.驾驶任务规划：即全局路径规划，主要的规划内容是指行驶路径范围的规划。 目前，无人驾驶汽车主要使用的行为决策算法有以下3种： 1.基于神经网络：无人驾驶汽车的决策系统主要采用神经网络确定具体的场景并 做出适当的行为决策。 2.基于规则：工程师想出所有可能的“if-then规则”的组合，然后再用基于规则 的技术路线对汽车的决策系统进行编程。 3.混合路线：结合了以上两种决策方式，通过集中性神经网络优化，通过“ifthen规则”完善。混合路线是最流行的技术路线。 感知与决策技术的核心是人工智能算法与芯片。
运动控制课程设计
2024-01-25
• 课程介绍与目标 • 运动控制系统概述 • 运动控制器的设计 • 电机驱动与调速技术 • 传感器与执行器技术 • 运动控制算法与实现 • 课程设计案例与实践
01
课程介绍与目标
运动控制课程的目的
1 2 3
掌握运动控制的基本原理和方法
通过课程学习，使学生掌握运动控制的基本原理 和方法，包括运动控制系统的组成、工作原理、 控制策略等。
实现方式
通过模拟电路、数字电路或微处理器 等技术手段，实现对电机驱动信号的 精确控制，进而实现电机的速度调节 。
电机驱动与调速技术应用
工业自动化
在自动化生产线、机器人等领域，电机驱动与调速技术是实现精 确位置控制和速度控制的关键。
交通运输
在电动汽车、轨道交通等领域，电机驱动与调速技术是实现高效 、安全、舒适运行的重要保障。
加速度传感器
利用惯性原理测量加速度 ，进而计算速度和位移， 如压电式加速度计、电容 式加速度计等。
执行器类型及工作原理
直流伺服电机
通过控制电机两端的电压或电流来控制电机的转速和转向，实现精 确的位置和速度控制。
交流伺服电机
通过控制电机的频率和相位来控制电机的转速和转向，具有高效率 、低噪音等优点。
交流电机控制技术
介绍交流电机的基本原理、数学模型和控 制方法，包括变频调速、矢量控制等。
教学目标与要求
01
掌握运动控制的基本原 理和方法，能够分析和 解决运动控制问题。
02
熟悉直流电机、交流电 机和伺服系统的基本原 理和控制方法。
03
能够进行运动控制系统 的设计和调试，具备一 定的实践能力和创新能 力。
03
运动控制器的设计
运动控制简介介绍
服务机器人
随着人工智能技术的发展，服务机器人也开 始广泛应用。运动控制技术使得服务机器人 能够实现精确的定位、导航、抓取和操作， 为医疗、餐饮、家庭等服务行业提供便利。
详细描述
智能化运动控制通过引入人工智能和机器学习算法，能够实现自适应、自主学习和决策，提高运动控制的精度和 效率。智能化运动控制能够根据不同的环境和条件自动调整参数，优化运动轨迹和控制策略，以满足复杂和多变 的任务需求。
网络化
总结词
随着物联网和通信技术的发展，运动控 制正朝着网络化方向发展。
VS
详细描述
控制器的性能决定了整个运动控制系 统的性能，常见的控制器有PID控制器 、模糊控制器、神经网络控制器等。
驱动器
驱动器是将控制器的控制信号转换为能够驱动执行器的能量，常见的驱动器有电 机驱动器、液压驱动器等。
驱动器的性能对执行器的运动性能有很大影响，因此需要根据执行器的特性和控 制要求选择合适的驱动器。
06
运动控制案例分析
运动控制案例分析
• 运动控制是自动化领域中的核心技术之一，它涉及到如何精 确地控制机器或系统的位置、速度和加速度等运动参数。随 着工业自动化水平的不断提高，运动控制在各个领域中的应 用越来越广泛。
THANKS
谢谢您的观看
汽车制造
焊接控制
汽车制造过程中，焊接是关键的工艺环节。通过运动控 制技术，可以实现高效率、高精度的焊接加工，提高汽 车产品质量。
涂装控制
涂装是汽车外观质量的重要保障。通过运动控制技术， 可以实现涂装的精确喷涂和烘干，提高汽车外观质量。
工业机器人中的运动规划算法及实际应用案例分析
工业机器人中的运动规划算法及实际应用案例分析工业机器人已经成为现代生产线的主要组成部分，它们能够以高效、准确和精确的方式完成各种任务。
机器人的运动规划是其中一个关键的技术，它决定了机器人如何在给定的环境中移动、定位和执行任务。
本文将介绍工业机器人中常用的运动规划算法，以及几个实际应用案例的分析。
一、运动规划算法概述1. RRT算法：Rapidly-exploring Random Tree（快速探索随机树）算法是一种常用的机器人运动规划算法。
它通过随机扩展树的方式，快速生成一棵树来表示机器人的运动空间。
RRT 算法广泛应用于机器人路径规划、避障和运动控制等领域。
2. A*算法：A*算法是一种启发式搜索算法，可用于机器人在环境中的路径规划。
该算法通过评估各个路径的启发式代价函数来选择最佳的路径。
A*算法在机器人导航、地图制图和自动驾驶等领域具有广泛的应用。
3. DWA算法：Dynamic Window Approach（动态窗口法）是一种用于机器人运动规划的实时算法。
DWA算法通过考虑机器人的动力学限制和环境的动态变化来生成高效、安全的轨迹。
该算法常用于机器人的导航、定位和运动控制等领域。
二、实际应用案例分析1. 自动化仓储系统：自动化仓储系统主要由工业机器人和仓库管理系统组成，用于实现货物的自动存储和检索。
在该系统中，机器人需要在仓库中准确地定位货物并执行搬运任务。
运动规划算法可以帮助机器人规划最佳的路径，减少运动时间，并确保机器人与其他设备和人员的安全距离。
通过应用运动规划算法，自动化仓储系统可以提高效率、降低成本，并实现自动化的物流操作。
2. 车辆生产线：在车辆生产线上，工业机器人通常用于自动焊接、喷涂和组装等工艺。
在执行这些任务时，机器人需要准确地控制其运动轨迹，并在与车辆和其他设备的接触中保持安全。
运动规划算法可以帮助机器人规划最佳的运动路径，确保焊接、喷涂和组装等工艺的准确性和一致性。
运动控制系统中的动态特性分析与优化
运动控制系统中的动态特性分析与优化运动控制系统是现代自动化领域中非常重要的一个研究领域，它的优化对于提高系统性能、提高生产效率、降低能耗等方面都具有重要意义。
本文将着重探讨运动控制系统中的动态特性分析与优化。
一、运动控制系统的动态特性分析运动控制系统的动态特性是指系统响应过程中的时间特性、频率特性、稳定性等方面内容。
对于设计和优化运动控制系统，深入理解和分析其动态特性是非常关键的。
1.1 系统时间特性分析在运动控制系统中，常常需要对系统的时间特性进行分析。
其中一个重要的参数是系统的响应时间，它体现了系统从接受输入信号到产生输出响应所需要的时间。
较短的响应时间能够提高系统的动态性能，提高系统的响应速度。
因此，在系统设计和优化中，需要对系统的响应时间进行合理的要求和调整。
1.2 系统频率特性分析在运动控制系统中，频率特性是指系统在不同频率下对输入信号的响应情况。
频率特性的分析对于系统的稳定性和抗干扰能力有着重要影响。
通过对系统频率特性的分析，可以确定系统的带宽和截止频率等参数，进而对系统进行优化。
1.3 系统稳定性分析系统的稳定性是指系统在输入信号变化或干扰下的抗干扰能力。
系统稳定性分析是运动控制系统设计和优化的一个关键环节。
通过对系统稳定性的分析，可以评估系统的稳定性能力，进而采取合适的控制策略进行优化。
二、运动控制系统的优化方法与技术针对运动控制系统的动态特性进行优化是提高系统性能的有效手段。
下面将介绍一些常用的优化方法与技术。
2.1 PID控制算法优化PID控制算法是运动控制系统中常用的控制方法之一。
通过对PID控制算法的参数进行优化调整，可以提高系统的响应速度和稳定性。
常用的PID控制器参数优化方法包括遗传算法、模拟退火算法等。
2.2 模型预测控制优化模型预测控制是一种优化控制方法，通过建立系统的数学模型并预测系统的未来状态，进而制定合适的控制策略。
模型预测控制在运动控制系统中有着广泛的应用，通过优化预测模型和控制算法，可以提高系统的动态性能。
幼儿园四轮平衡车案例分析
幼儿园四轮平衡车案例分析幼儿园四轮平衡车是一种适合3-6岁儿童使用的平衡车，它可以锻炼幼儿的平衡能力、协调性和运动能力。
以下是一份幼儿园四轮平衡车案例分析：案例介绍：某幼儿园的老师在幼儿园园内设置了一个室外运动区域，其中包括了一个4米长的平衡车跑道，以及10辆四轮平衡车。
该区域供幼儿自由使用，可以锻炼幼儿的平衡和运动能力。
实施步骤：1.引导幼儿正确穿着防护用品。
在使用四轮平衡车之前，老师会引导幼儿正确穿戴头盔、手套、护膝等防护用品，确保幼儿在使用平衡车时安全。
2.教授基本操作技能。
老师会给幼儿演示如何正确地站在平衡车上、如何使用手控制方向，以及如何用脚推动平衡车前行等基本操作技能。
3.让幼儿自由使用平衡车。
幼儿可以自由地在平衡车跑道上使用平衡车，老师在旁边进行观察和指导，确保幼儿在使用平衡车时安全。
4.组织平衡车竞赛活动。
老师可以组织平衡车竞赛活动，让幼儿在比赛中锻炼平衡和协调能力。
例如，让幼儿依次从起点骑行到终点，看谁用的时间最短。
效果分析：通过使用四轮平衡车，幼儿可以锻炼平衡和运动能力。
在这个幼儿园中，幼儿们通过使用平衡车，不仅学会了基本操作技能，而且在游戏和比赛中也得到了很好的锻炼。
此外，幼儿们之间的交流也得到了增强，这有助于培养他们的团队合作意识和交际能力。
结论：幼儿园四轮平衡车是一种非常适合幼儿使用的运动器材，可以锻炼他们的平衡和运动能力。
在实施过程中，老师需要对幼儿进行安全教育，确保他在幼儿园教育中，运动是非常重要的一环，可以促进幼儿的身体发育和智力发展。
四轮平衡车是一种较新型的运动玩具，它不仅可以满足幼儿的运动需求，而且能够提高幼儿的平衡能力和协调能力，同时也能让幼儿感受到快乐和挑战。
以下是一个幼儿园四轮平衡车的案例分析。
一、案例背景该幼儿园使用四轮平衡车已有两年时间，该运动玩具受到幼儿和家长的喜爱。
由于幼儿园所处地区交通条件较为复杂，很多家长都没有时间带孩子去公园等地方活动。
在这种情况下，四轮平衡车成为了一种很好的室内运动玩具，可以提供充足的活动空间和安全保障。
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图1 整体流程框图运动控制案例分析大作业所在学院：自动化学院学生姓名：袁博楠所在班级： 2011211402 学生学号: 2011211729 指导教师：叶平2014 年 5 月 25 日一、作业内容：工业机器人关节运动控制系统设计与仿真工业机器人关节是由直流伺服电机驱动，采用双闭环可逆直流脉宽调速系统控制伺服电机来达到对工业机器人关节进行运动控制的目的，从而控制工业机器人的运动。
工业机器人关节的相关参数如下：（1）直流伺服电机参数：P N = 150W, U N = 48V, I N = 4A, n N = 400rpm，反电势系数：C e = 0.12V/rpm，允许过载倍数λ = 2（2）系统主电路总电阻：R = 4Ω（3）电磁时间常数：T1= 0.012s（4）机电时间常数：T m = 0.2s（5）PWM整流装置：放大系数K s = 20, 失控时间T s= 0.15ms（6）电流反馈系数1.25V/A，转速反馈系数0.025V/rpm（7）电流反馈滤波时间常数：T oi = 0.001s，转速率波时间常数：T on = 0.014s（8）额定转速时的给定电压：U nm =10V（9）调节器饱和输出电压：10V（10）工业机器人关节减速比：10工业机器人关节运动控制系统的技术指标：（1）该调速系统能进行平滑的速度调节，具有较宽的调速范围（40rpm ~ 2rpm），系统在工作范围内能稳定工作；（2）系统静特性良好，无静差；（3）动态性能指标：转速超调量小于10%，电流超调量小于5%，动态速降小于85%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）小于0.1s。
设计要求：（1）分析工业机器人关节闭环调速系统的组成，并画出系统框图；（2）依据系统的动静态指标要求，计算调速系统的参数。
确定转速调节器与电流调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求；（3）利用Matlab对所设计的双闭环调速系统进行仿真实验；（4）整理设计数据资料，撰写相关报告。
报告要有简洁的封皮，报告内容：概述、设计任务与要求、系统设计、Matlab建模及仿真和结论等；（5）利用（3）建立的仿真模型，探讨工业机器人各个关节所受不同转动惯量对运动控制系统设计的影响，并进行仿真实验；（选做）二、问题解决：可以看出，此次作业旨在帮助大家应用和理解直流双闭环调速系统的相关知识，在应用中学习，并且用Matlab 和simulink 库对整个系统进行仿真，为我们对知识的掌握提供了 大大地帮助。
（1）分析工业机器人关节闭环调速系统的组成，并画出系统框图在工业机器人关节处的调速系统应该使用双闭环调速系统，即转速调节和电流调节。
因为首先要保证转速受外界干扰和自身参数变化小，在不同的负载下的转速应力求一致，并且能够快速地消除干扰所造成的影响；电流调节也非常地必要，因为必须要保证电流不能超过所允许的最大值，例如在电机堵转的时候防止因负载无穷大而使电流过大，从而损坏电机。
根据上述的分析和书上所提供的相关资料，可以设计出直流双闭环调速系统的动态结构图如下图1所示：图1 直流双闭环调速系统的动态结构图接下来的问题就是对转速调节器ASR 和电流调节器ACR 的设计问题了，具体的设计方法和校验见（2）中的相关内容。
（2）依据系统的动静态指标要求，计算调速系统的参数根据以上的分析，为了满足无静差和快速响应，将转速调节环和电流调节环均选为PI 控制器。
因此可设对应的表达式为：s s K s W n n n ASR ττ)1()(+=ss K s W i i i ACR ττ)1()(+=需要确定参数：n K 、n τ、i K 、i τ，先用工程设计的一般方法进行设计：① 电流环的设计：已知：V/rpm 25.0=α ，V/A 25.1=β，ms 15.0=s T ，s 2.0=m T ，s 012.0=l T ，s 001.0=oi T ，s 014.0=on T ，20=s K ，V /rpm 12.0=e C ，rpm 400=N n ，V 48=N U ，A 4=N I ，V 10**==im nm U U ，2=λ并且有减速比：10=iss K s W i i i ACR ττ)1()(+=电流环小时间常数之和：s 00115.0001.000015.0=+=+=∑oi s i T T T 令s 012.0==l i T τ，之后经过化简得到如下的流程框图：图2 电流环化简的流程图令is i I R K K K τβ=根据%5≤i σ，查书上表3-1可选5.0=∑i I T K ，从而可以解得：-1s 8.434=I K ，-1s 8.434==I ci K ω所以有：835.025.120012.048.434=⨯⨯⨯==βτs i I i K R K K 所以最终有：ss s W ACR 012.0)1012.0(835.0)(+=校核相关等效是否成立：检验晶闸管整流装置传递函数的近似条件：8.4342.222231>≈sT 校验忽略反电动势变化对电流环的动态影响条件：8.4342.6113<≈lm T T校验电流环小时间常数近似处理的条件：8.4347.860131>≈soi T T通过校验发现，所设计的相关参数满足要求，从而可以满足电流环的超调量%5≤i σ，并且也实现了无静差。
② 转速环的设计：根据以上已知以及ASR 环的相关形式：ss K s W n n n ASR ττ)1()(+=首相需要将上述的电流环进行等效，等效为：111+s K Iβ，即约去二阶的小量。
转速环小时间常数之和：s 016.08.4341014.01≈+=+=∑I on n K T T 从而可将转速环化简成如下的框图：*图3 转速环化简的流程图取ne m n N C T RK K τβα=要求%85max≤∆bC C 及%10≤n σ，查书上表3-4可以选5=h s 08.0==∴∑n n hT τ75.4682122≈+=∴∑nN T h h K因此可得25.11==RC T K K ne m N n ατβss s W ASR 08.0)108.0(25.11)(+=∴ 校核相关等效是否成立：首先-1s 5.37==n N cn K τω校核电流环传递函数简化条件：5.3720531>≈∑iIT K校验电流环小时间常数近似处理的条件：5.377.5831>≈onIT K通过校验发现，所设计的相关参数满足要求。
接下来需要校验转速超调量是否满足要求： 选择了5=h ，所以%2.81max≤∆bC C ，已知2=λ 计算：rpm 3.133≈=∆edN N C R I n ，假设是空载启动，所以0=z ，且rpm 400*==N n n 所以%2.7))((2*max ≈∆-∆=∑mn N b n T Tn n z C C λσ，可见是符合转速超调要求的。
（3）利用Matlab 对所设计的双闭环调速系统进行仿真实验为了便于观察和分析所设计的结果以及改变参数对结果的影响，需要用Matlab 的simulink 库进行仿真，分为电流环和速度环两部分进行仿真。
① 电流环的仿真：根据以上设计的电流环，可以有以下的仿真流程图，如图4所示：图4 电流环Matlab 仿真流程图利用所设计的参数，运行程序后，可以在示波器内看到如下图5的结果：图5 电流环仿真结果可见电流的，最终值并不等于最大电流A 8=dm I ，因为此处没有忽略逆反电动势E 的反馈这相当于加入了一个斜坡输入，从而造成这里的I 型系统无法消除稳态误差，可见这里的稳态值A 85.7=∞I ，A 26.8max =I ，因此可以得到%22.5max ≈-=∞∞I I I i σ，稍稍大于所要求的值。
但是当断开反电动势的反馈后，如下图6所示：图6 去除了反电动势的反馈得到的结果为：图7 忽略反电动势影响的仿真结果可见电流的最终值达到了最大值A 8=dm I ，而且也可以得到对应的超调量为%6.3max ≈-=∞∞I I I i σ，恰好满足超调的要求，可见逆反电动势对系统的影响还是比较明显的。
系统的调节时间始终小于0.02s ，满足小于0.1s 的要求。
现在分析改变某些参数的情况：a. 当变小比例环节的比例时，如25.0=i K ，仿真结果如下：图8 减小比例系数的结果可见减小比例系数后，会导致系统的调节变慢，增大系统的超调量和调节时间，使系统稳定的时间更长。
b ．增大比例系数，如2=i K ，仿真结果如下：图9 增大比例系数的结果可见其峰值时间非常短，很快达到最大值，但是由于太快使得最大值的值比较大，从而也增加了超调量和调节时间。
c. 增大积分环节系数，如1501=τ，仿真结果如下：图10 增大积分环节系数的结果从图上可以知道：A 5.9max =I ，A 93.7=∞I ，可见稳态值更加接近于8A ，而且超调量：%8.19max ≈-=∞∞I I I i σ，可见超调量增大了许多。
d. 减小积分环节系数，如201=τ，仿真结果如下：图11 增大积分环节系数的结果可见其稳态值大于第一次达到的峰值，这主要是因为积分环节的系数过小，导致积分的速度太慢造成的。
综合以上的几种情况的分析可以知道，原先所设计的各个参数使系统的性能很好，满足先前的所有要求。
增大比例环节系数，会使得系统的响应变快，但是 会引起较大的超调；减小比例环节系数，会导致系统的调节变慢，增大系统的超 调量和调节时间，使系统达到稳定的时间更长；增加积分环节系数，会使系统的 稳态值更接近最大值，但是会增大超调和调节时间；减小积分环节的系数，会使 得系统的稳态值比最大值更小，而调节时间和超调量会减小。
② 转速环的仿真：根据以上设计的转速环，可以有以下的仿真流程图，如图12所示：图12 转速环Matlab 仿真流程图利用所设计的参数，运行程序后，在空载的条件下，可以在示波器内看到如下图13和图14的结果：图13 空载启动时电流的情况图14 空载启动时转速的情况这两个值由于数量级不同，因此将它们分开来画，当然也可以合并在一起画，如下图15所示：图15 将电流与转速同时显示出来可见这符合启动时电流迅速达到最大值匀加速启动，系统很快饱和，当达到期望转速后电流下降与负载电流相等，之后匀速的启动方式。
由图中可以看出，转速的最大值rpm 437max =n ，而稳定值rpm 400=∞n ，因此超调量为%25.9=n σ，符合设计要求。
以上是空载时的情况，也可以考虑满载时和半满载时的情况，即修改dL I 的值4A 或2A 。
仿真出的图像如下图所示：图16 负载为4A 时的仿真结果可见转速达到400rpm 的时间增长了，说明此时的加速度小了，因为加入了负载电流的负载电流的影响，电流的情况也发生了变化，我们可以看看电流的变化情况，如下图17所示：图17 驱动电流和负载电流的变化情况如上图所示，黄线代表的是驱动电流，而紫线代表的是负载电流，可以看出驱动电流最大值是固定的8A ，因此减去负载电流的4A 产生的加速度就小了，而且驱动电流稳定之后的值是4A ，保证了电机的匀速运动。