针对传统的自动控制系统教学效果不够理想、自动控制教学模型复杂、PID参数整定经验方法效率较低和速度较慢的特点,设计了一款性价比高、调试方便的基于六轴重力及角加速度传感器MPU6050的风力摆控制系统。采用IAPSTC15W58S4作为微控制器,选用820空心杯电机作为动力源,神经元PID算法作为主控算法。风力摆控制系统-数控滚圆机滚弧机张家港钢管折弯机弯管机通过给系统设定一个任务,空心杯电机驱动风力摆起摆,MPU6050传感器采集当前摆动角度。通过串口将角度返回给上位机Serial Chart软件显示,根据Serial Chart软件显示情况分析摆动规律,从而不断对P、I、D参数进行整定,使摆完成预定任务本文由公司网站张家港大棚弯管机 转摘采集转载中国知网整理! !   http://www.dapengwanguanji.com/ 。实测结果验证了该神经元PID算法及P、I、D参数整定方法应用于风力摆系统的正确性及可行性。该风力摆控制系统必将在自动控制原理的教学及控制系统的设计方面具有重要的意义和价值。 摆周期归一化值;MoveTimeCnt为运算时间间隔;priod为风力摆周期;Omega为2π归一化值;A为最大摆角;l为水平摆线长度L的二分之一;H为摆杆万向节离地高度;常数57.2958为换算系数，1弧度=57．2958°;set_y为当前摆角;0．58为实际计算摆角与测定摆角之间修正系数。修正的主要原因为MPU6050陀螺仪，在跟随风力摆摆动过程中会出现失重现象，具体修正值需要根据实际数据计算得出。最后，设置x和y方向PID跟踪目标值，再根据软件“SerialChart”图形显示区的图形形状，对P、I、D参数进行整定，最终控制电机工作，达到预定目标。3控制效果测试分析通过两种途径对控制效果进行分析。第一种途径可以借助串口数据绘图软件SerialChart。该软件将从串口接收到的数据重新绘制成曲线图。将曲线图与预定曲线进行对比，分析是否达到设计要求，从而对PID参数进行整定［8-10］。第二种途径是观测实际运行轨迹与预定轨迹的偏离程度是否符合设计要求。本设计采用第一种方法。3．1串口数据及图形串口数据接收与绘图软件“SerialChart”的关键在于设置好配置文件。需要设置的主要参数有:串口号、波特率以及要显示数据的最大值、最小值和曲线颜色等。x、y方向数据曲线如图6所示。由图6可以看出，峰值较接近，说明实际摆动幅度与理想值较吻合。图6x、y方向数据曲线F风力摆控制系统-数控滚圆机滚弧机张家港钢管折弯机弯管机本文由公司网站张家港大棚弯管机 转摘采集转载中国知网整理! !   http://www.dapengwanguanji.com/