【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(xiàng)模塊的設(shè)計(jì)之中把自己所學(xué)的理論知識能夠變?yōu)閷?shí)物的成就感。 19 圖 12 驅(qū)動和穩(wěn)壓模塊 直流電機(jī)測速模塊 圖 13 測速模塊 20 總體電路設(shè)計(jì) 圖 14 系統(tǒng)電路原理圖 六、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件流程圖 21 開 始是 否 運(yùn) 行按 鍵 掃 描P w m輸 入 給 定 電 機(jī) 位 置是 否 等 于 給 定位 置結(jié) 束P I D顯 示YYNNY 軟件 (見附錄 ) 七、 性能指標(biāo) 誤差分析 目標(biāo)值 90 100 150 200 300 500 800 1000 2020 3000 實(shí)際值 93 105 155 202 304 500 802 1003 2020 3001 目標(biāo)值 4000 5000 6000 7000 8000 9000 9300 9500 9800 實(shí)際值 4004 5003 6000 7000 8005 9003 9306 9502 9801 系統(tǒng)從 80 格 起始 ，由數(shù)據(jù)可得： 平均差： 22 標(biāo)準(zhǔn)差： 所以系統(tǒng)存在誤差，平均誤差為 ，誤差的標(biāo)準(zhǔn)差為 ， 經(jīng)過分析導(dǎo)致系統(tǒng)誤差的主要原因?yàn)?電機(jī)存在 慣性，斷電之后電機(jī)仍然轉(zhuǎn)動 。 仿真電路圖： 圖 8 系統(tǒng)仿真電路圖 仿真結(jié)果： 17 圖 9 系統(tǒng)仿真結(jié)果圖 五、硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)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(shù)據(jù)處理、實(shí)時采樣分析系統(tǒng)參數(shù)及對各部分反饋環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。和前述步驟相同，微分時間的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到控制過程滿意為止。 ③ 積分系數(shù) IK 保持不變，改變比例系數(shù) PK ，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續(xù)調(diào)整，直到滿意為止。 ④ 根據(jù)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(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將 DDC 的控制效果與模擬調(diào)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(jì)算法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的前提是能獲得被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，這在工業(yè)過程中一般較難做到。 數(shù)字 PID 位置型示意圖和數(shù)字 PID 增量型示意圖分別如圖 和 所示： 圖 6 數(shù)字 PID 位置型控制示意圖 圖 7 數(shù)字 PID 增量型控制示意圖 數(shù)字 PID 參數(shù)整定方法 如何選擇控制算法的參數(shù)，要根據(jù)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(shù)據(jù)分別用 )(nr 、 )(ne 、 )(nu 、 )(nc 表 示，于是式 （ ） 變?yōu)? ： )(ne = )(nr － )(nc （ 11） 12 當(dāng)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(xiàng)起比例控制作用 ,稱為比例 （ P）項(xiàng) )(nuP ,即 )()( neKnu Pp ? （ 15） 第二項(xiàng)起積分控制作用 ,稱為積分 （ I） 項(xiàng) )(nuI 即 ??? niIPIieTTKnu1)()( （ 16） 第三項(xiàng)起微分控制作用 ,稱為微分 （ D） 項(xiàng) )(nuD 即 )]1()([)( ??? neneTTKnu DPD （ 17） 這三種作用可單獨(dú)使用 (微分作用一般不單獨(dú)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(jī)構(gòu)每次采樣時刻應(yīng)達(dá)到的位置 。 由式 可得，模擬 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 )11()( )()( STSTKSE SUSD DIP ???? （ 10） 由于本設(shè)計(jì)主要采用數(shù)字 PID 算法，所以對于模擬 PID 只做此簡要介紹。例如， P調(diào)節(jié)器， PI 調(diào)節(jié)器， PID 調(diào)節(jié)器等。下面分別介紹模擬 PID、數(shù)字 PID 及其參數(shù)整定方法。 PID 算法 控制算法是 微機(jī)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(shí)現(xiàn)。 光電傳感器 對射式光電開關(guān)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(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生開關(guān)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(diǎn)是：工作電壓可達(dá) 36V：輸出電流大，瞬 間峰值可達(dá) 2A，持續(xù)工作電流為 1A。 缺點(diǎn) :功率器件工作在線性區(qū)，功率低和散熱問題嚴(yán)重。是一種兩相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動電路，即內(nèi)部含有兩個 H 橋的高電壓大電流雙全 橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號，可驅(qū)動 46V， 2A 以下的電機(jī)。 LCD1602 是指顯示的內(nèi)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(shù)字）。 顯示模塊的選擇 方案一：以 4 個 8 位 LED 數(shù)碼管顯示。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部RAM， 32 個 I ／ O 口線，兩個 16 位定時／計(jì) 數(shù)器，一個 5 向量兩級 斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 在本次課程設(shè)計(jì)中所用是 R140 型直流電機(jī)。改變電刷 A、 B 上電源的極性，也就改變了電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向。那么可以基本 確定構(gòu)建一個閉環(huán)系統(tǒng)可以達(dá)到要求實(shí)現(xiàn)對位置的控制。 （ 2)控制算法采用 PID 控制算法。測試結(jié)果表明，該方法控制速 度快、可靠性高。1