3.3 比例参数的整定及采样时间设置

搭建LabVIEW上位机软件的目的正是通过图形化的显示方式，观察转速和PWM的曲线来判断比例系数的设置值是否合适，同时借助LabVIEW上位机软件也可以较方便的实现PID控制参数的整定。下面我们在转速采样频率为100Hz的情况下将多次调整比例系数且获取其转速和PWM曲线，并对其进行分析，以寻找到合适的比例系数，而且也是一个探索的实验过程。

图17为Kp=3时转速和PWM波形图，从图中可以看出，系统前期的振荡较大，在800ms内经过7次振荡以后逐渐趋于稳定，且稳定之后的PWM波形变化较大，说明Kp的取值略过大，使得系统对转速偏差过于敏感。

图17 Kp=3时转速和PWM波形图

图18为Kp=4时转速和PWM波形图，从图中可以看出，由于Kp的取值过大，直接导致系统振荡而不能正常工作。

图18 Kp=4时转速和PWM波形图

图19为Kp=2时转速和PWM波形图，从图中可以看出，系统前期的振荡幅度较大，次数较多，PWM在600ms内经过4次振荡以后逐渐趋于稳定，且PWM波动较小，转速在30ms时达到最大值，并在400ms内经过3次振荡之后趋于稳定。

图19 Kp=2时转速和PWM波形图

图20为Kp=1时转速和PWM波形图，从图中可以看出，系统前期的振荡较小，PWM在400ms内经过2次振荡之后逐渐趋于稳定，且PWM波形很小，转速在30ms时达到最大值，并在400ms内经过2次小幅振荡后逐渐趋于稳定。

图20 Kp=1时转速和PWM波形图

图21为Kp=0.5时转速和PWM波形图，从图中可以看出，系统前期的振荡较小，PWM在400ms内经过1次调整之后逐渐趋于稳定，且PWM波形很小，转速在50ms时达到最大值，并在400ms内经过1次小幅调整后逐渐趋于稳定。转速的上升速度略微有点慢。

图21 Kp=0.5时转速和PWM波形图

图22为Kp=0.3时转速和PWM波形图，从图中可以看出，系统前期的振荡较小，PWM在400ms内经过1次调整之后逐渐趋于稳定，且PWM波形很小，转速在200ms时达到最大值，在400ms内经过1次小幅调整后逐渐趋于稳定。系统的超调量较小，且转速的上升速度较慢，起始的响应较差。

图22 Kp=0.3时转速和PWM波形图

图23为Kp=0.1时转速和PWM波形图，从图中可以看出，系统基本无振荡，PWM在200ms之后逐渐趋于稳定，且PWM波形基本不变，转速在300ms之后逐渐趋于稳定。系统的超调量非常小，且转速的上升速度非常慢，起始的响应非常差。

图23 Kp=0.1时转速和PWM波形图

综合图17-图23的波形图，根据图24控制系统效果评判，得出比例系数在0.5～1之间比较合适，有较快的上升速度，超调量适当，稳定性较高。

图24 控制系统效果评判

图17～图23是在转速采样频率为100Hz的情况下调整比例系数获取的转速和PWM曲线，通过观察曲线的形状来寻求最优的比例系数。下面我们在比例系数为1的情况，分别更改采样周期为50Hz和200Hz，即定时时间分别为20ms和5ms，20ms内的转速为200，5ms内的转速为50，转速和PWM的曲线分别如图25和图26所示。与图20相比，图25的振荡明显过大，图26的稳定时间过长，这说明比例系数和采样速率有很大的关系，一般情况下，先确定采样频率，然后不断调整比例系数。

图25 Kp=1采样频率为50Hz时转速和PWM波形图
图26  Kp=1采样频率为200Hz时转速和PWM波形图