【正文】 ............................................................................ 10 STC89C51 性能及特點 .......................................................................... 11 本章小結(jié) ......................................................................................................... 11 3 硬件電路設(shè)計 ........................................................................................................... 12 引言 ................................................................................................................ 12 直流伺服放大器連接電路 .............................................................................. 12 電源電路 ......................................................................................................... 13 基準(zhǔn)電壓電路 ................................................................................................. 13 單片機(jī)與上位機(jī)串行通訊接口電路 ............................................................... 14 2 復(fù)位和時鐘電路 ............................................................................................. 16 顯示和鍵盤輸入電路 ...................................................................................... 17 轉(zhuǎn)速測量電路設(shè)計 ......................................................................................... 18 光電編碼器 ........................................................................................... 19 整形辨相電路 ....................................................................................... 19 本章小結(jié) ......................................................................................................... 20 4 軟件設(shè)計 ................................................................................................................... 21 引言 ................................................................................................................ 21 模糊 PID 調(diào)速 ................................................................................................. 21 模糊控制過程 ....................................................................................... 21 調(diào)速系統(tǒng)的模糊控制模型 .................................................................... 25 轉(zhuǎn)速環(huán)模糊控制器的設(shè)計 .................................................................... 25 直流電機(jī)多速控制器的軟件設(shè)計 .................................................................. 25 系統(tǒng)主程序 ........................................................................................... 26 延時子程序 ........................................................................................... 27 鍵盤掃描子程序 ................................................................................... 28 按鍵查詢子程序 ................................................................................... 29 電機(jī)運行子程序 ................................................................................... 31 電機(jī)加減速程序 ................................................................................... 31 恒速運行子程序 ................................................................................... 32 按鍵設(shè)置參數(shù)子程序 ............................................................................ 33 下載參數(shù)子程序 ................................................................................... 34 轉(zhuǎn)速測量子程序 ................................................................................. 35 16 位二進(jìn)制向 4 位 BCD 碼轉(zhuǎn)換程序 ................................................. 38 本章小結(jié) ......................................................................................................... 39 5 結(jié)論與展望 ............................................................................................................... 40 工作總結(jié) ......................................................................................................... 40 研究與 展望 ..................................................................................................... 40 3 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................. 41 致 謝 ...................................................................................................................... 42 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 1 引 言 電氣傳動是現(xiàn)代最主要的機(jī)電能量變化形式之一，在當(dāng)今社會中廣泛使用著各式各樣的電氣傳動系統(tǒng)。 直流調(diào)速系統(tǒng)因其變流方式及控制方法簡單， 調(diào)速性能好，長期以來在調(diào)速傳動中占統(tǒng)治地位。 目前在直流調(diào)速系統(tǒng)中，除了在某些特大容量的設(shè)備而且供電電路容量較小的情況下，仍有采用機(jī)組供電、晶閘管勵磁系統(tǒng)以外，幾乎絕大部分都已改用晶閘管相控整流供電了。 而現(xiàn)在隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)功能的不斷提高以及電力電子、計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動領(lǐng)域出現(xiàn)了以微機(jī)為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。計算機(jī)的發(fā)展可以使復(fù)雜的控制規(guī)律較方便的實現(xiàn)，以計算機(jī)為核心的數(shù)字控制技術(shù)成為自控領(lǐng)域的主流，也給直流電氣傳動的發(fā)展注入了新的活力，使電氣傳動進(jìn)入了更新的發(fā)展階段。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相 比，計算機(jī)控制具有很多獨特的優(yōu)點。 本論文設(shè)計的系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，通過鍵盤設(shè)置各段運行參數(shù)，也可通過電腦設(shè)置下載到單片機(jī)。單片機(jī)輸出二進(jìn)制控制量，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換電路將對應(yīng)模擬電壓送到直流伺服放大器的設(shè)定值輸入端。伺服放大器根據(jù)輸入的模擬電壓而輸出對應(yīng)的電壓來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。和直流電機(jī)同軸的光電編碼器 E 輸出 A、 B 兩路方波信號送到伺服放大器和整形電路，通過整形電路送到單片機(jī)用于測量轉(zhuǎn)速。伺服放大器不斷比較設(shè)定值和實際值，根據(jù)比較獲得的誤差調(diào)節(jié)伺服放大器的輸出電壓。顯示部分顯示各段設(shè)定的時間值、轉(zhuǎn)速值和測 量的轉(zhuǎn)速值。單片機(jī)主要完成參數(shù)設(shè)置、轉(zhuǎn)速測量、參數(shù)顯示和控制輸出等功能。 本設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，進(jìn)行了上位機(jī)軟件設(shè)計，單片機(jī)程序編寫，對系統(tǒng)主程序的流程進(jìn)行了分析，說明各模塊的功能，最后調(diào)試通過，實現(xiàn)了各部分功能。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 2 1 緒論 引言 電氣傳動是現(xiàn)代最主要的機(jī)電能量變化形式之一。在當(dāng)今社會中廣泛使用著各式各樣的電氣傳動系統(tǒng)，其中許多系統(tǒng)有調(diào)速的要求 :如車輛、電梯、機(jī)床、造紙機(jī)械等等。為了滿足運行、生產(chǎn)、工藝的要求往往需要對另一類設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵等進(jìn)行控制 。 為了減少運行損耗，節(jié)約電能也需要對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)由控制部分、功率部分和電動機(jī)三大要素組成一個有機(jī)整體。各部分之間的不同組合，可構(gòu)成多種多樣的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。按照電機(jī)的型式，調(diào)速系統(tǒng)可分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。而在交流調(diào)速系統(tǒng)中，又可分為異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。可以說，目前己形成了直流電動機(jī)、異步電動機(jī)和同步電動機(jī)三大調(diào)速系列。 異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、維護(hù)工作量小、運行效率高、轉(zhuǎn)動慣量小、動態(tài)響應(yīng)快，可以做到高電壓、大容量、高轉(zhuǎn)速控制。 70 年代出現(xiàn)的矢量控制，實現(xiàn)了異步電機(jī)高性能的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，其靜、 動態(tài)性能完全可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，另外，串級調(diào)速和雙饋電動機(jī)調(diào)速在性能上也有所提高，適合于轉(zhuǎn)速范圍不太寬的場合。 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 和交流調(diào)速系統(tǒng)相比，直流調(diào)速系統(tǒng)的變流方式及控制方法簡單，調(diào)速性能好，長期以來在調(diào)速傳動中占統(tǒng)治地位。在交流調(diào)速系統(tǒng)大力發(fā)展的今天，直流調(diào)速系統(tǒng)也有了很大的進(jìn)步。數(shù)字化集成電路尤其是微處理器的廣泛應(yīng)用，使調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整由硬件變成了軟件，調(diào)整 PID 參數(shù)甚至自尋最優(yōu)都變得非常方便，實現(xiàn)了模擬控制中無法實現(xiàn)的各種復(fù)雜控制要求以及故障監(jiān)視、保護(hù)功能、自診斷功能。 同步電動機(jī)調(diào)速系 統(tǒng) 普通同步電機(jī)在結(jié)構(gòu)上要比籠型異步電動機(jī)復(fù)雜，但比直流電動機(jī)簡單。和同容量的直流電動機(jī)相比，它具有效率高、過載能力大、體積小、轉(zhuǎn)動慣量小、維護(hù)方便等優(yōu)點，并可做到大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓控制。和異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相比，它功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)子位置可測、效率高、定轉(zhuǎn)子氣隙大、控制性能好等特點。 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 直流電氣傳動系統(tǒng)中需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下幾種 :第一，最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動機(jī)電樞供電，通過改北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 3 變電樞回路中的電阻來實現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡單易行，設(shè)備制 造方便，價格低廉。但