【正文】 的關(guān)系，只有“屬于”和“不屬于”兩種情況，兩者必居其一，而且只居其一，絕對(duì)不允許有模棱兩可。沒(méi)有計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展就沒(méi)有模糊理論的發(fā)展，而模糊理論又促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的革命。很多的研究工作者，曾經(jīng)用辨識(shí)方法建立模型，但都沒(méi)有獲得實(shí)用的過(guò)程模型。在模糊理論提出的年代，由于科學(xué)技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展有限及科技界對(duì)于“模糊”含義的誤解，使得模糊理論沒(méi)有得到應(yīng)有的發(fā)展。FI語(yǔ)句部分，即條件部分，是由被控條件構(gòu)成的命題。其二模糊理論確實(shí)有很多不完替之處，比如模糊規(guī)則的獲取和確定，隸屬函數(shù)的選擇以及比較敏感的穩(wěn)定性問(wèn)題至今未得到完善的解決，但這些卻不能否認(rèn)模糊控制的科學(xué)性和有效性，事實(shí)上它是智能控制的一個(gè)重要分支。他的成功也標(biāo)志著人們采用模糊邏輯進(jìn)行工業(yè)控制的開(kāi)始，從而宣告了模糊控制的問(wèn)世。借助于隸屬函數(shù)可以表達(dá)一個(gè)模糊概念從“完全不屬于”到“完全屬于”的過(guò)渡，才能對(duì)有的模糊概念進(jìn)行定量表示。人們?cè)诮?jīng)典數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)它進(jìn)行改造和擴(kuò)充，產(chǎn)生了模糊數(shù)學(xué)。 2 模糊控制的基本原理“模糊”一詞的英語(yǔ)名稱是“Fuzzy”，從文字上理解，包含了“含糊”、“不確定”、“不清楚”等概念，人們?cè)谏a(chǎn)中碰到的很多事情，包括人腦的思維，具有模糊性的特點(diǎn)，所謂“模糊性”，只要是指客觀事物彼此之間的差異在中過(guò)渡的“不分明性”。Tl負(fù)載轉(zhuǎn)距。Ea電樞反電動(dòng)勢(shì)。電路的電壓平衡方程和力矩平衡方程為: (1 2) (1 3)式中 Ua 電源電壓。(3) 脈寬調(diào)制 (PWM)變換器又稱直流斬波器，是利用功率開(kāi)關(guān)器件通斷實(shí)現(xiàn)控制，調(diào)節(jié)通斷時(shí)間比例，將固定的直流電源電壓變成平均值可調(diào)的直流電壓，亦稱DCDC變換器。(2)20世紀(jì)50年代，開(kāi)始用汞弧整流器和閘流管組成的靜止變流裝置取代旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，但到50年代后期又很快讓位于更為經(jīng)濟(jì)可靠的晶閘管變流裝置。因此，自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)以調(diào)壓調(diào)速為主，這也是論文中設(shè)計(jì)系統(tǒng)所采用的方法。改變電樞電壓從而改變轉(zhuǎn)速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，適用于要求大范圍無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過(guò)的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動(dòng)方向是dcba，從電刷 B 流出。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。其原理是通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電樞電壓實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。絕大多數(shù)直流電動(dòng)機(jī)采用開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)方式。采用晶閘管變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱VM系統(tǒng)，又稱靜止的WardLeonard系統(tǒng)，通過(guò)控制電壓的改變來(lái)改變晶閘管觸發(fā)控制角α。 改變電樞電壓主要有三種方式:旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組、靜止變流裝置、脈寬調(diào)制（PWM）變換器(或稱直流斬波器)。由于直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能，具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和良好的起、制動(dòng)性能以及在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)調(diào)速，過(guò)載能力達(dá)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，因此，能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中各種不同的特殊運(yùn)行要求，所以在要求高的起、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)和寬速度調(diào)節(jié)范圍的電氣轉(zhuǎn)動(dòng)中，如軋鋼，礦山采掘，海洋鉆探，金屬加工，紡織等場(chǎng)合，仍廣泛采用直流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行電機(jī)的直流調(diào)速系統(tǒng)。這類控制可通過(guò)繼電器，可編程控制器和開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣，我國(guó)生產(chǎn)的電能中有百分之六十是用于電動(dòng)機(jī)的。直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案畢業(yè)論文目 錄摘要………………………………………………………………………….IAbstract……………………………………………………………………...II引言………………………………………………………….……..……….1 1 直流電機(jī)的運(yùn)行原理…………………….……………………….3 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)......................................................................................3 直流電機(jī)的基本工作原理……………………….…………………..3 直流電機(jī)的調(diào)速原理………………………….……………………..4 直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型……………………….………………………..52 模糊控制的基本原理…………………………………………...7 模糊控制的起源…………………………………………….…………7 模糊控制的發(fā)展和現(xiàn)狀…………………………………….…………9 模糊控制的重要概念……………………….………………………..10 模糊集合及隸屬函數(shù)……………………………….……………..10 模糊關(guān)系及模糊推理…………………………….………………..103 直流電機(jī)模糊控制器的設(shè)計(jì)……………………….…………...11 參數(shù)模糊自整定PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)…………………….….……….1KI、KD的自整定要求………………………….13…………….….… 1輸出語(yǔ)言變量………………….…………..14，在其論域上定義模糊量…….………..1KI、KD的調(diào)節(jié)規(guī)則……………………….……………..15…………………………….………………..154 硬件設(shè)計(jì)………………………………………………………...…17……………………………………………….…18……………………………………………………...18………………………...18………………………………….21……………………………………………………...24……………………………………………………….26……………………………………………………...29……………………………………………………...30………………………………………………………….30……………………………………………………….…31…………………………………………………………...315 軟件設(shè)計(jì)……………………………….………………..32 PC系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)及串口通信……………………………………..32 系統(tǒng)界面及功能…………………………………………………32　PC串口通信………………………………………………….…33…………………………………………...34…………………………………………………………...35 中斷程序…………………………………………………………36…………………………..…………...37 誤差│E│及誤差變化率│EC│的輸入確立……………….…38 隸屬度函數(shù)程序?qū)崿F(xiàn)…………………………………………..38 模糊推理及判決程序?qū)崿F(xiàn)……………………………………..386 系統(tǒng)仿真…………………………………………….….407 總結(jié)和展望……………………………….…………….43……………………………………………….………...43……………………………………….………………….44參考文獻(xiàn)………………………………………………………….……47附 錄………………………………………………………………….49引 言電動(dòng)機(jī)作為最主要的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們的日常生活。電動(dòng)機(jī)與人的生活息息相關(guān)，密不可分。還有一類控制叫復(fù)雜控制，是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)矩，電壓，電流，功率等物理量進(jìn)行控制。本系統(tǒng)可控制額定電壓為1255V。(l)旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組以獲得可調(diào)直流電壓，簡(jiǎn)稱GM系統(tǒng)，國(guó)際上統(tǒng)稱WardLeonard系統(tǒng)，這是最早的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。進(jìn)而改變整流電壓Ud的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)方式是使半導(dǎo)體功率器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)脈寬調(diào)制PWM來(lái)控制電動(dòng)機(jī)電樞電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。由單片機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)一般由電動(dòng)機(jī)、觸發(fā)器、調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速/電流檢測(cè)與反饋環(huán)節(jié)組成，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字觸發(fā)、數(shù)字測(cè)速、數(shù)字調(diào)節(jié)，即所謂全數(shù)字控制。(其中2個(gè)小圓圈是為了方便的表示該位置上的導(dǎo)體電勢(shì)或電流的方向而設(shè)置的)上圖表示一臺(tái)最簡(jiǎn)單的兩極直流電機(jī)模型，它的固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵心。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。(2)改變電機(jī)主磁通中只能減弱磁通，使電動(dòng)機(jī)從額定轉(zhuǎn)速向上變速，屬恒功率調(diào)速方法，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，雖能無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍小。改變電樞電壓主要有三種方式:旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組、靜止變流裝置、脈寬調(diào)制（PWM）變換器(或稱直流斬波器)。采用晶閘管變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱VM系統(tǒng)，又稱靜止的WardLeonard系統(tǒng)，通過(guò)控制電壓的改變來(lái)改變晶閘管觸發(fā)控制角α。絕大多數(shù)直流電動(dòng)機(jī)采用開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)方式。Ia電樞電流 。J轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。KD轉(zhuǎn)動(dòng)部分的阻尼系數(shù).永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞反電動(dòng)勢(shì)可表示為:Ea=Ke*Ω (1 4)式中Ke反電動(dòng)勢(shì)常數(shù).電磁轉(zhuǎn)矩為:Te=KT *Ia (1 5)式中KT磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)。例如:冷和熱，或很冷、冷、暖和、熱和很熱，大、中、小，長(zhǎng)和短等等，都很難用精確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言劃分出一條截然分明的界限。，是描述處理人類語(yǔ)言所特有的模糊信息理論。隸屬函數(shù)的提出奠定了模糊理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。從將近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展來(lái)看，模糊邏輯應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域就是模糊控制，模糊控制在各種領(lǐng)域出人意料地解決了傳統(tǒng)控制理論無(wú)法解決或難以解決問(wèn)題，并取得了一些令人信服的成效。同時(shí)模糊控制不僅適用于小規(guī)模線性單變量系統(tǒng)，而且逐漸向大模、非線性復(fù)雜系統(tǒng)擴(kuò)展。THEN部分，即結(jié)論部分，是描述控制量的命題。最早應(yīng)用模糊控制的是馬莉皇后學(xué)院的Mamdani教授，1974年，揭開(kāi)了模糊理論在控制領(lǐng)域的新篇章。因而水泥窖的控制一直依賴于有經(jīng)驗(yàn)的操作人員來(lái)進(jìn)行。由于應(yīng)用模糊理論描述模糊信息，讓計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，各個(gè)國(guó)家都在積極地研究模糊控制技術(shù)，我國(guó)開(kāi)展模糊理論研究己有20多年的歷史，并取得了很大的成果。比如 “不大于6的自然數(shù)”是個(gè)清晰的概念，該概念的內(nèi)涵和外延是明確的。如60屬于“比6大的多”的程度比16屬于“比6大的多”的程度高。模糊集合的數(shù)學(xué)描述如下:A={(x,μA(x),│x∈X)}μA(x)為元素x屬于模糊集合A的隸屬度，X是元素x的論域。顯然模糊關(guān)系是普遍關(guān)系的拓寬和發(fā)展，而普通關(guān)系可認(rèn)是模糊關(guān)系的特例。u∈U,v∈V}中的一個(gè)模糊子集R被稱為U到V的模糊關(guān)系，又稱為二元模糊關(guān)系。簡(jiǎn)言之就是從已知條件求未知結(jié)果的思維過(guò)程就是推理。由于它缺少現(xiàn)代形式邏輯中的性質(zhì)及理論上的不完善，這種推理方法還未得到一致的公認(rèn)。3 直流電機(jī)模糊控制器的設(shè)計(jì)模糊自整定PID參數(shù)控制系統(tǒng)是以模糊控制規(guī)則推理實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)PID參數(shù)的一種控制系統(tǒng)。模糊推理環(huán)節(jié)是為了根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)調(diào)節(jié)PID的參數(shù)而設(shè)置的。比例系數(shù)KP的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度。KI越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差消除越快，但KI過(guò)大，在響應(yīng)過(guò)程的初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過(guò)程的較大超調(diào)，若KI過(guò)小，將使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。(2)當(dāng)│E│和│EC│為中等大小，為使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)減少，KP、KI、KD都不能取太大，應(yīng)取較小的KI值，KP、KD值的大小要適中。，在其論域上定義模糊量設(shè)模糊控制器各語(yǔ)言變量論域如下：│E│：X={0；1；2}│EC│：Y={0；1；2}其中在輸入語(yǔ)言變量│E│和│EC│的論域中取語(yǔ)言值“大”(B)，“中”(M)，“小”(S)三種。同理可推得KI，KD參數(shù)的精確值。其原理是通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電樞電壓實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。本設(shè)計(jì)所針對(duì)實(shí)際對(duì)象為額定電壓為24V，額定轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘。單片機(jī)通過(guò)LM629獲得電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，并通過(guò)中值濾波得到實(shí)際轉(zhuǎn)速V，之后經(jīng)模糊運(yùn)算得到的KP、KI、KD參數(shù)，再發(fā)送至LM629。具體特點(diǎn)如下:(l)內(nèi)部有32位的位置、速度和加速度寄存器。(5)內(nèi)部梯形速度圖發(fā)生器。(9)可對(duì)增量式光電碼盤的輸出進(jìn)行4倍頻處理和信號(hào)處理。管腳1215分別是CS、RD、GND、WR。管腳2628分別是CKL、RTS、VDD。其內(nèi)部有1個(gè)16位數(shù)字控制器，輸出PWM和方向控制信號(hào)(Sign)，用來(lái)控制閉環(huán)系統(tǒng)。增量式光電編碼盤直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)PID控制器 LM629AT89S52接口指令位置位置反饋 LM629構(gòu)成的直流伺服系統(tǒng)框圖三、工作原理用一個(gè)增量式光電編碼盤來(lái)反饋電動(dòng)機(jī)的實(shí)際位置。LM629的梯形速度圖發(fā)生器用于計(jì)算所需的梯形速度分布圖。如果速度存在擾動(dòng)，LM629可使其平均速度恒定不變。AT89S52是一款低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。作為另一條地址線。隨后是參數(shù)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)，順序?yàn)镵P、KI、KD和積分極限。LM629則根據(jù)AT89S52發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)生成速度圖，進(jìn)行位置跟蹤，PID控制和生成PWM信號(hào)輸出。而N6137的工作頻率可達(dá)到10MHZ，即它可用在開(kāi)關(guān)周期為:l/l07s= 因此光耦可選6N137。 隔離模塊電路圖LM62