直流電機轉(zhuǎn)速測量與控制課程設(shè)計(已修改)
2025-06-21 06:25 本頁面
【正文】 1 計算機控制技術(shù)課程設(shè)計 姓 名 : 專 業(yè) : 學(xué) 號 : 所在學(xué)院 : 電氣學(xué)院 2021 年 1 月 16 日 2 目 錄 一、設(shè)計要求及內(nèi)容 ………………………………………… 3 二、實驗原理 ……………… … ……………………………… 3 三、功能模塊簡介 …………………………………………… 4 四、系統(tǒng)原理圖 ……………… … …………………………… 7 五、控制算法設(shè)計及程序流程圖 …………………………… 8 六、心得體會 ………………………………………………… 10 附錄 3 一、設(shè)計要求及內(nèi)容 了解霍爾器件的工作原理； 掌握利用微機技術(shù)進行轉(zhuǎn)速測量與控制的基本原理和方法。 采用 PID 控制算法實現(xiàn)直流電機轉(zhuǎn)速的測控，并利用 FDST8088A 實驗軟件平臺動態(tài)顯示轉(zhuǎn)速大小等信息，轉(zhuǎn)速給定由鍵盤置入。電機轉(zhuǎn)速特性見表 1。 表 1： 電機轉(zhuǎn)速控制特性參考表（ 5V/42mA） Vb Vc 1 備注 停速 爬速 啟速閥值 高速 采用模塊化結(jié)構(gòu)編制測控程序，定時中斷和測速利用 8253 T0、 T1 編制相應(yīng)的服務(wù)程序 ,顯示相關(guān)信息調(diào)用 INT14。 將調(diào)速系統(tǒng)按接線圖連接無誤后，再將編好的源程序匯編、鏈接，形成可執(zhí)行文件并下載到 FDSJ8088 進行調(diào)試、運行，直到滿意為止 。 二、 實驗原理 轉(zhuǎn)速是工程上一個常用參數(shù)，旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速常以每秒鐘或每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) 來表示。轉(zhuǎn)速測量方法很多，由于轉(zhuǎn)速是以單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)來衡量，再變換過程中大多是有規(guī)律的重復(fù)運動；霍爾開關(guān)傳感器由于其體積小，無接觸動態(tài)特性好，使用壽命長等特點，在測量旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?；魻柶骷怯砂雽?dǎo)體材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場B，在沿平面方向兩端加外電場，則使電子在磁場中運動，結(jié)果在器件的兩個側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢，其大小和外磁場的磁場強度及電流大小成比例。 本設(shè)計選用 SPRAGUE300 系列霍爾開關(guān)傳感器 3013T，它是一種硅單片集成電路，內(nèi)含穩(wěn)壓電路、霍爾電勢發(fā)生 器、放大器、施密特觸發(fā)器和集電極開路輸出電路，器件采用三端平塑封裝，引出端符號如下： 引出端序號 1 2 3 功 能 電源 地 輸出 符 號 VC1 GND OUT 根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鐵固定在電機封軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤歲北側(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤附近安置一個霍爾器件3013T，則霍爾器件首次剛所產(chǎn)生的磁場影響輸出脈沖信號，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比，測出該脈沖的周期或頻率即可計算出轉(zhuǎn)速。 4 直流電機的轉(zhuǎn)速與施加于電機兩端的電壓、電流大小有關(guān) ,本設(shè)計利用DAC0832控 制輸出到直流電機的電壓 , 電流值即通過控制 DAC0832 的模擬輸出信號量來控制電機的轉(zhuǎn)速。當測出電機轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值時增大 D/A輸出電壓 。 當測出電機轉(zhuǎn)速大于設(shè)定值時減小 D/A 輸出電壓 ,從而使電機以某一速度恒速旋轉(zhuǎn)。為簡化設(shè)計，控制算法 可采用簡單的比例調(diào)節(jié)器算法（簡單的加一、減一法）。比例調(diào)節(jié)器的輸出為： y=Kpe(t) 式中： Y—— 調(diào)節(jié)器的輸出 e(t)—— 調(diào)節(jié)器的輸入，一般為偏差值 KP—— 比例系數(shù) 從上式可以看出，調(diào)節(jié)器的輸出 Y 與輸入偏差值 e(t )成正比。因此，只要偏差 e(t)一出現(xiàn)就產(chǎn)生與之成比 例的調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)節(jié)及時的特點，這是一種最基本的調(diào)節(jié)規(guī)律。比例調(diào)節(jié)作用的大小除了與偏差 e(t)有關(guān)外，主要取決于比例系數(shù) Kp，比例調(diào)節(jié)系數(shù)愈大，調(diào)節(jié)作用越強，動態(tài)特性也越大。反之，比例系數(shù)愈小調(diào)節(jié)作用越弱。對于大多數(shù)的慣性環(huán)節(jié)， Kp太大時將會引起自激振蕩。比例調(diào)節(jié)的主要缺點是存在靜差，對于擾動較大慣性也比較大的系統(tǒng)，若采用單純的比例調(diào)節(jié)器就難于兼顧動態(tài)和靜態(tài)特性，而需采用 PI或 PID 算法。 三、功能模塊簡介 DAC0832 DAC0832 是 8 位 并行 、 電流型 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。這個芯片接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易 。 D/A 轉(zhuǎn)換器 由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 5 圖 1： DAC0832 DAC0832 有 如下 3種工作方式： ⑴ 單緩沖方式。 ⑵ 雙緩沖方式。 ⑶ 直通方式。 本實驗采用 單緩沖方式 。 8253 8253 有 6 種工作方式 ： （ 1） 方式 0：計數(shù)結(jié)束中斷 （ 2） 方式 1：可編程單穩(wěn)脈沖 （ 3） 方式 2：頻率發(fā)生器（分頻器） （ 4） 方式 3：方波發(fā)生器 （ 5） 方式 4：軟件觸發(fā)選通信號 （ 6） 方式 5：硬件觸發(fā)選通信號 本實驗采用方式 2 和 4。
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