臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计

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1、臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计第0页共1页目录1.绪论11.1研究背景与意义11.2国内外研究进展11.3研究问题提出32.系统PID控制原理及算法仿真32.1PID控制器的基本原理32.2控制参数对控制性能的影响42.2.1比例系数对控制系统的影响42.2.2积分时间对控制系统的影响42.2.3微分时间对控制系统的影响52.3PID控制算法52.3.1PID位置式控制算法52.3.2PID增量式控制算法62.4直流电机PID控制系统建模及仿真62.4.1直流电机的数学模型62.4.2

2、MATLAB仿真分析73.控制系统硬件设计93.1控制系统硬件设计原理93.2频率稳定系统硬件设计104.控制系统软件设计124.1控制系统软件设计原理124.2控制程序前面板134.3控制程序程序框图135.试验与分析155.1试验操作155.2结果分析15总结20参考文献21致谢23ABSTRACT24臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计第24页共24页臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计摘要：臭氧激光雷达多通道斩光器的频率作为臭氧激光雷达的主脉冲信号有着同步激光雷达系统中各个部

3、件的重要作用，因此其稳定性直接影响臭氧激光雷达系统的探测性能。本论文的主要工作是设计一种可靠的频率稳定控制系统，用于稳定多通道斩光器的频率。论文主要内容分为以下几个部分：（1）综合概述和原理，主要介绍了PID控制器的起源、发展历史以及其原理与算法。（2）系统的主要设计工作和研究成果，主要介绍了系统的软硬件设计与模拟分析,并以PID控制模块为控制核心，实现稳定直流电机的频率的目的，为进一步研究和优化直流电机控制方法提供了基础。本文具有一定可扩展性，例如参数自改变算法，抑制噪声算法，优化调节速度算法等。

4、本文为直流电机控制方法研究提供了一定的现实意义。关键词：臭氧激光雷达LabVIEW直流电机比例积分微分（PID）控制器MATLAB1.绪论1.1研究背景与意义随着科学技术的发展，以自动化控制为核心的电机控制技术在工业生产和科学研究中占有越来越重要的地位。近些年来，关于智能控制的研究越来越广泛，且在许多领域得到了应用，因智能控制具有无需对象的精确数学模型和较强的鲁棒性的特点，而被许多学者应用于电机控制系统的研究。在如今电气时代，电机对人们生活密不可分，被应用于宽泛的领域中，直流电机精确控制的研究与实现

5、，提高了控制精确度与响应速度，也为进一步研究和优化直流电机控制方法提供了基础。1.2国内外研究进展臭氧激光雷达多通道斩光器频率稳定控制系统设计第24页共24页电机大约诞生于19世纪70年代，主要种类有直流电机和交流电机，在电机被应用后人类社会从此产生翻天覆地的变化，电机使人类可以抛弃过去笨重的蒸汽机，成为更受欢迎的动力机械，已经在人类的现代化和城市化事业中起到巨大的推动作用。至21世纪，电机衍生出越来越多种类而且更多的新技术被使用到电机中，传统的电机与新技术融合后，继续作为全社会广泛的动力机械和控制

6、机械。根据不同运行原理，电机主要分为交流和直流电机两大类，交流电机是使用最多的电机，工业生产所需的动力多半需要交流电机提供。而直流电机具备优秀的起、制动性能，适宜在大范围内光滑调速，在很多精密仪器中广泛应用[11]。PID控制理论形成于1922年，米罗斯基(N.Minorsky)对位置控制系统做了详细分析后，在依照PID两个控制功能的基础上总结出了控制规律公式。PID调节器从诞生到如今已已经过去了近一个世纪，人们为它的成型和广泛采用采用做出许多尝试和努力，使其成为工业中最值得信赖和最广泛采用的技术工

7、具。在计算机快速发展之后，带动了PID的发展，使得PID也融入最新的科技中，适应着新时代下的过程控制，依旧具有无限的活力。从上世纪30年代至今，科技发展加快，技术不断更迭，自动化技术也是如此，并且依旧是工业生产和科学研究的重要技术。在如今大型设备中，自动化装置是必不可少的，缺少自动化装置和技术，许多大型的生产和研究无法良好开展。而实际上，作为国家与企业工业现代化的水平标准的判断技术，自动化已经达到任何技术都无法替代的重要位置。不断的与时俱进和经验积累使得自动化技术的适应性和易用性更强，应用于工农业以

8、及国防等重要行业，我国倡导多年的工业现代化建设史就是我国自动化技术进步与应用的历史，当今国际中，自动化水平即为一个国家的生产力水平，代表着国家的综合国力。而作为控制系统中典型代表，PID技术受到最为广泛的应用。PID控制器的应用如此普遍而又经久不衰的原因，是由于PID技术几近解决了自控理论论述的全部基本问题，也就是控制系统的稳定性、快速性和准确性。PID控制器具有诸如结构更简单、可用性强、控制效果优异、鲁棒性强等特点，为迄今为止最稳定的控制方法[11]。PID控制器相