【正文】 void Run() { if(haveRun!=1) { TMOD=0x11。 28 } if(key_sub==0) { delay(20)。 led=0。 } } if(pwm_adjust==0) { delay(100)。direction==1) NowNum=9999。amp。 if(direction==0) { NowNum++。 ea=0。 TR1=0。 led=0。 P0=table[qian]。 P0=table[bai]。 P0=table[shi]。 P2=0xfe。 bai=(num/10/10)%10。 P0=table[bai]。 P0=table[shi]。 P2=0xfe。 shi=(num/10)%10。 P2=0xfd。 P2=0xff。 delay(10)。 if(num10) { ge = num。 halftime=4000。 24 pwm = (y*)。 subp=*(e[1]e[0])。 uint tempi=0。 uint subNum。 uint tempe=0。y0。 void delay(uint z) { uint x,y。 unsigned char code table[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71}。 uint stopflag=0。 sbit key =P1^3。 sbit in1=P3^4。感受到各項模塊的設計之中把自己所學的理論知識能夠變?yōu)閷嵨锏某删透小? 19 圖 12 驅動和穩(wěn)壓模塊 直流電機測速模塊 圖 13 測速模塊 20 總體電路設計 圖 14 系統(tǒng)電路原理圖 六、系統(tǒng)軟件設計 軟件流程圖 21 開 始是 否 運 行按 鍵 掃 描P w m輸 入 給 定 電 機 位 置是 否 等 于 給 定位 置結 束P I D顯 示YYNNY 軟件 (見附錄 ) 七、 性能指標 誤差分析 目標值 90 100 150 200 300 500 800 1000 2020 3000 實際值 93 105 155 202 304 500 802 1003 2020 3001 目標值 4000 5000 6000 7000 8000 9000 9300 9500 9800 實際值 4004 5003 6000 7000 8005 9003 9306 9502 9801 系統(tǒng)從 80 格 起始 ，由數據可得： 平均差： 22 標準差： 所以系統(tǒng)存在誤差，平均誤差為 ，誤差的標準差為 ， 經過分析導致系統(tǒng)誤差的主要原因為 電機存在 慣性，斷電之后電機仍然轉動 。 仿真電路圖： 圖 8 系統(tǒng)仿真電路圖 仿真結果： 17 圖 9 系統(tǒng)仿真結果圖 五、硬件電路設計與實現 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分，它主要用于鍵盤輸入控制、數據處理、實時采樣分析系統(tǒng)參數及對各部分反饋環(huán)節(jié)進行調整。和前述步驟相同，微分時間的整定也需反復調整，直到控制過程滿意為止。 ③ 積分系數 IK 保持不變，改變比例系數 PK ，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續(xù)調整，直到滿意為止。 ④ 根據選定的控制度，查表 求得 T、 PK 、 IT 、 DT 的值 [1]。 ③ 選擇控制度：所謂控制度就是以模擬調節(jié)器為基準，將 DDC 的控制效果與模擬調節(jié)器的控制效果相比較。下面介紹兩種常用的簡易工程整定法。用理論計算法設計調節(jié)器的前提是能獲得被控對象準確的數學模型，這在工業(yè)過程中一般較難做到。 數字 PID 位置型示意圖和數字 PID 增量型示意圖分別如圖 和 所示： 圖 6 數字 PID 位置型控制示意圖 圖 7 數字 PID 增量型控制示意圖 數字 PID 參數整定方法 如何選擇控制算法的參數，要根據具體過程的要求來考慮。 為將模擬 PID 控制規(guī)律按式 （ ） 離散化，我們把圖 中 )(tr 、 )(te 、)(tu 、 )(tc 在第 n 次 采樣的數據分別用 )(nr 、 )(ne 、 )(nu 、 )(nc 表 示，于是式 （ ） 變?yōu)? ： )(ne = )(nr － )(nc （ 11） 12 當采樣周期 T 很小時 dt 可以用 T 近似代替， )(tde 可用 )1()( ?? nene 近似代替，“積分”用“求和”近似代替，即可作如下近似 T nenedt tde )1()()( ??? （ 12） ? ???t niTiedtte01)()( （ 13） 這樣，式 （ ） 便可離散化以下差分方程 01 })]1()([)()({)( uneneTTneTTneKnuniDIP?????? ?? （ 14） 上式中 0u 是偏差為零時的初值 ,上式中的第一項起比例控制作用 ,稱為比例 （ P）項 )(nuP ,即 )()( neKnu Pp ? （ 15） 第二項起積分控制作用 ,稱為積分 （ I） 項 )(nuI 即 ??? niIPIieTTKnu1)()( （ 16） 第三項起微分控制作用 ,稱為微分 （ D） 項 )(nuD 即 )]1()([)( ??? neneTTKnu DPD （ 17） 這三種作用可單獨使用 (微分作用一般不單獨使用 )或合并使用 ,常用的組合有 : P 控制 : 0)()( ununu P ?? （ 18） PI 控制 : 0)()()( unununu IP ??? （ 19） PD 控制 : 0)()()( unununu DP ??? （ 20） PID 控制 : 0)()()()( ununununu DIP ???? （ 21） 式 （ ） 的輸出量 )(nu 為全量輸出 ,它對于被控對象的執(zhí)行機構每次采樣時刻應達到的位置 。 由式 可得，模擬 PID 調節(jié)器的傳遞函數為 )11()( )()( STSTKSE SUSD DIP ???? （ 10） 由于本設計主要采用數字 PID 算法，所以對于模擬 PID 只做此簡要介紹。例如， P調節(jié)器， PI 調節(jié)器， PID 調節(jié)器等。下面分別介紹模擬 PID、數字 PID 及其參數整定方法。 PID 算法 控制算法是 微機化控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，整個系統(tǒng)的控制功能主要由控制算法來實現。 光電傳感器 對射式光電開關由發(fā)射器和接收器組成，其工作原理是：通過發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經過發(fā)射器和接收器之間阻斷光線時，光電開關就產生開關信號。 光 柵 光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方 形孔。主要特點是：工作電壓可達 36V：輸出電流大，瞬 間峰值可達 2A，持續(xù)工作電流為 1A。 缺點 :功率器件工作在線性區(qū)，功率低和散熱問題嚴重。是一種兩相和四相電機的專用驅動電路，即內部含有兩個 H 橋的高電壓大電流雙全 橋式驅動器，接收標準 TTL 邏輯電平信號，可驅動 46V， 2A 以下的電機。 LCD1602 是指顯示的內容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數字）。 顯示模塊的選擇 方案一：以 4 個 8 位 LED 數碼管顯示。 AT89C51 提供以下標準功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內部RAM， 32 個 I ／ O 口線，兩個 16 位定時／計 數器，一個 5 向量兩級 斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。 在本次課程設計中所用是 R140 型直流電機。改變電刷 A、 B 上電源的極性，也就改變了電機轉動的方向。那么可以基本 確定構建一個閉環(huán)系統(tǒng)可以達到要求實現對位置的控制。 （ 2)控制算法采用 PID 控制算法。測試結果表明，該方法控制速 度快、可靠性高。1