【正文】 ? 的值，從而達到調(diào)壓的目的： （ 1）定寬調(diào)頻法： T1保持一定，使 T2在 0∞范圍內(nèi)變化； （ 2）調(diào)寬調(diào)頻法： T2保持一定，使 T1在 0∞范圍內(nèi)變化； （ 3）定頻調(diào)寬法： T1+ T2=T 保持一定，是 T1在 0T 內(nèi)變化。設(shè) V V4先同時導通T1秒后同時關(guān)斷，間隔一定時間（為避免電源直接短路。 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用 微處理器 的數(shù)字信號對 模擬電路 進行控制的一種非常有效的技術(shù)。 如圖 511 PID 算法框圖 27 PID 是一種線性控制器 , 它根據(jù)給定值 r ( t ) 與實際輸出 y( t ) 構(gòu)成控制偏差 . e ( t ) = r ( t ) y( t ) （公式 55） 將偏差比例 ( P ) 、積分 ( I ) 和微分 ( D) 通過一定的線性組合構(gòu)成控制量 u ( t ) 對被控對象進行控制 . 三個基本參數(shù) Kp， Ti， Td 在實際控制中的作用研究 比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少 偏差，屬于“即時”型調(diào)節(jié)控制。積分作用的強弱取決與積分時間常數(shù) Ti， Ti 越小，積分作用就越強。因此，可以改善系 統(tǒng)的動態(tài)性能。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成 PD 或 PID 控制器。 PID 調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法有很多，但可歸結(jié)為理論計算法和工程整定法兩種。當然，這是一種近似的方法，有時可能略嫌粗糙，但相當適用，可解決一般實際問題。 ② 用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作：工作時，去掉積分作用和微分作用，使調(diào)節(jié)器成為純比例調(diào)節(jié)器，逐漸減小比例度 ? （ PK/1?? ）直至系統(tǒng)對階躍輸入的響應(yīng)達到臨界振蕩狀態(tài)，記下此時的臨界比例度 K? 及系統(tǒng)的臨界振蕩周期 kT 。通常，當控制度為 時，就可以認為 DDC 與模擬控制效果相當；當控制度為 時， DDC 比模擬控制效果差。 ② 取比例系數(shù) PK 為當前的值乘以 ，由小到大增加積分系數(shù) IK ，同樣讓擾動信號作階躍變化，直至求得滿意的控制過程。 ④ 引入適當?shù)膶嶋H微分系數(shù) DK 和實際微分時間 DT ，此時可適當增大比例系數(shù) PK和積分系數(shù) IK 。小慣量如：一個小電機閉環(huán)控制，一般 P 在 （ 10） 之間 ,I 在 （ 0、 5） 之間 ,D 在 （ 、 1） 之間 ,具體參數(shù) 要在現(xiàn)場調(diào)試時進行修正。如需要再次設(shè)定，應(yīng)按清除按鈕，然后按數(shù)字鍵，即可再次設(shè)定。 其程序流程如圖 514 所示。通過單片機的定時器掃描， 就是采用分時的方法，使各個數(shù)碼管逐個輪流受控顯示。 第六章 結(jié)論及致謝 結(jié)論 在學習單片機理論課時就感覺內(nèi)容很多，知識點眾多，且繁瑣。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧都能向前邁一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好基礎(chǔ)。 相對于其他解決方案來說，單片機具有成本低廉，通用性高，維護簡單，軟件靈活，成熟度高等優(yōu)勢。 致謝 在本次設(shè)計論文完成之際，首先要向我的指導老師表示真誠的謝意。同時，我自身的專業(yè)知識、動手能力和文檔撰寫能力也得到了一定的提升。應(yīng)用實例，北京科技出版社， 1993 【 22】 黃賢武，傳感器實際應(yīng)用電路設(shè)計，成都電子科技大學出版社， 1997 【 23】 李廣軍，實用接口技術(shù)，電子科技大學出版社， 1998 【 24】 李華， MCS51 系列單片機實用接口技術(shù)，北京航空航天大學出版社， 1993 附錄 附錄一：程序 include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit p30=P3^0。 sbit p35=P3^5。 uint shu[6]={1,2,3,4,5,6}。 //PID 計算參數(shù) signed char T=20,Kp=30,Td=8,Ti=100,q0,q1,q2。x) for(y=110。 shu[0]=a/100。 shu[4]=b%100/10。i++) { P2=chose[i]。 bai=sv%100/10。 }
。 ge=num。 delay(5)。 for(i=0。 shu[2]=a%10。y)。 for(x=z。 //定義計數(shù)值 uchar sec,tt,flag,flag1,flag2,flag3。 uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f }。 sbit p32=P3^2。 再次感謝在這次畢業(yè)設(shè)計中給予我無限幫助的老師和同學，正是由于你們 的慷慨協(xié)助，才有我今天的順利完成！ 36 參考文獻 【 1】 徐慧民，安德寧，丁玉珍，單片微型計算機原理、接口及應(yīng)用，北京郵電大學出版社， 2020 【 2】 唐正， Proteus 在單片機教學中的應(yīng)用 ，華中科技大學， 2020 【 3】 羅金成， 智能全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究與設(shè)計 ，武漢理工大學， 2020 【 4】 徐英鳳， 直流調(diào)速控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計 ，沈陽理工大學， 2020 37 【 5】 王新嵐， 淺談直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 ，吉林工程技術(shù)師范學院學報， 2020 【 6】 盧純， 提高供電企業(yè)電氣設(shè)備試驗儀器集成度的研究 ，華北電力大學， 2020 【 7】 王勇 ， 基于 ARM 的數(shù)字式直流電機控制器的研究 ，浙江大學， 2020 【 8】 廖艷娥， 具有模糊控制的直流傳動系統(tǒng)的研究設(shè)計 ，西北工業(yè)大學， 2020 【 9】 閆哲峰， 基于 MATLAB 的直流電機調(diào)速系統(tǒng)性能仿真研究 ，中國農(nóng)業(yè)大學， 2020 【 10】 楊琳琳， 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) ，合肥工業(yè)大學， 2020 【 11】 楊詠梅， 無刷直流電機的 DSP 調(diào)速控制的設(shè)計與模糊控制的仿真 ，電子科技大學，2020 【 12】 李海濱，片春媛，許瑞雪，單片機技術(shù)課程設(shè)計與項目實例，中國電力出版社，2020 【 13】 吳黎明 , 王桂棠 , 洪添勝 ,單片機原理及應(yīng)用技術(shù)，科學出版社 ,2020 【 14】 童 詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社， 2020 【 15】 彭冬明，韋友春，單片機實驗教程，北京理工大學出版社， 2020 【 16】 李華， MCS51 系列單片機實用接口技術(shù)，北京航空航天大學出版社， 1993 【 17】 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版），高等教育出版社， 1989 【 18】 葉挺秀，應(yīng)用電子學，浙江大學出版社， 1994 【 19】 朱承高，電工及電子技術(shù)手冊，高等教育出版社， 1990 【 20】 李朝青，單片機原理及接口技術(shù)，北京航空航天大學出版社， 2020 【 21】 呂能元，孫育才，楊峰， MCS51 單片微型計算機原理在設(shè)計過程、論文寫作期間，正 是朱老師的指點和師兄的從旁協(xié)助才能順利完成。 單片機作為已經(jīng)發(fā)展了 30 年的成熟產(chǎn)品，很多優(yōu)勢正在逐漸失去，讓位于更加先進的芯片解決方案。本文完成了基于單片機的直流電機控制系 統(tǒng)的設(shè)計與模擬。真正難的是把理論聯(lián)系到實踐中去，這次的畢業(yè)設(shè)計，我選的是直流電機控制系統(tǒng)的設(shè) 計，通過這次設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)要想做成一 35 件事并做好一件事必須付出一定的努力，必須花時間多作準備，查閱大量資料，認真分析每一個模塊要實現(xiàn)的功能，然后分部驗證，最后整合成一個整體，這個過程并不是一朝一夕能完成的。在掃描顯示方式中，所有數(shù)碼管的 8個筆劃段 ah 同名端連在一起 ，所有數(shù)碼管接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，取決于 COM 端。 圖 515 鍵盤程序流程 33 顯示單元 顯示模塊是實現(xiàn)人機對話的重要部分 ,本設(shè)計采用了結(jié)構(gòu)簡單的 LED 顯示。 PID 算法 本系統(tǒng)設(shè)計的核心算法為 PID 算法，它根據(jù)本次采樣的數(shù)據(jù)與設(shè)定值進行比較得出偏差 )(ne ，對偏差進行 P、 I、 D 運算最終利用運算結(jié)果控制 PWM 脈沖的占空比來實現(xiàn)對加在電機兩端電壓的調(diào)節(jié)，進而控制電機轉(zhuǎn)速。設(shè)定期望轉(zhuǎn)速，然后選擇一下電機的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，這時正反轉(zhuǎn)指示燈就會亮，停止指示燈滅，按兩下確認鍵，電機就會按照我們設(shè)定的速度轉(zhuǎn)起來。 30 PID 參數(shù)是根據(jù)控制對象的慣量來確定的。否則，將原比例系數(shù) PK 增大一些，再調(diào)整積分系數(shù) IK ，力求改善控制過程。 表 擴充臨界比例度法整定參數(shù) 控制度 控制規(guī)律 T PK IT DT PI KT K? KT PID KT K? KT KT PI KT K? KT PID KT K? KT KT 29 PI KT K? KT PID KT K? KT KT PI KT K? KT PID KT K? KT KT （ 2） 經(jīng)驗法 經(jīng)驗法是 靠 工作人員的 經(jīng)驗及 對 工藝的熟悉 程度 ，參考測量值跟蹤與設(shè)定值曲 線， 來 調(diào)整 P、 I、 D 三者參數(shù) 的大小 的，具體操作可按以下口訣進行： 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查 ； 先是比例后積分，最后再把微分加 ； 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 ； 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 ； 曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降 ； 曲線波動周期長，積分時間再加長 ； 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 ； 動差大來波動慢 ， 微分時間應(yīng)加長 。 控制效果的評價函數(shù)通常用誤差平方面積 ??0 2 )(te表示。 （ 1） 擴充臨界比例度法 這種方法適用于有自平衡特性的被控對象。因此，實際用得較多的還是工程整定法。一般來說，要求被控過程是穩(wěn)定的，能迅速和準確地跟蹤給定值的變化，超調(diào)量小，在不同干擾下系統(tǒng)輸出應(yīng)能保持在給定值，操作變量不宜過大，在系統(tǒng)和環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時控制應(yīng)保持穩(wěn)定。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成 PI 調(diào)節(jié)器或 PID 調(diào)節(jié)器。 積分調(diào)節(jié)作用：使系統(tǒng)消除靜態(tài)誤差，提高無誤差度。 在本設(shè)計中是通過 PID 數(shù)值計算后得出一個延時時間，可以調(diào)節(jié)高低電平作用的時間，進而起到調(diào)節(jié)直流電機的輸入電壓，從而達到電機的調(diào)速目的。 S 控制對象 y(t) ＋ ＋ ＋ u(t) ＋ － e(t)（ t） 圖 510 橋式 PWM 斬波器原理電路及輸出電壓波形 a：原理圖 b：輸出電壓波形 再使 V V3同時導通 T2秒后同時關(guān)斷，如此反復(fù)，則電機電樞端電壓如圖 510b 所示。當需要早正、反向兩個方向調(diào)速運轉(zhuǎn)，即可逆調(diào)速時，就要使用 510a 所示的橋式（稱為 H型）斬波電路。如此反復(fù)，則電樞端電壓波形如圖 59b中所示。 晶閘管的相控調(diào)壓或 PWM 斬波器調(diào)壓比串電阻調(diào)壓損耗小，效率高。 設(shè)直流電源電壓為 Ud,將電樞串聯(lián)一個電阻 R，接到電源 Ud，則 a d aU U I R?? （公式 52） 顯然，調(diào)節(jié)電阻 R即可改變電壓，達到調(diào)速的目的。 模擬 PWM發(fā)生器 眾所周知，直流電動機轉(zhuǎn)速 n 的表達式為 24 a a aeU I Rn C?? ?? (r/min) （公式 51） 式中 aU —— 電樞端電壓（ V） aI —— 電樞電流（ A） aR?—— 電樞電路總電阻（ ? ）； ? —— 每級磁通量 （ Wb）； eC —— 與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。內(nèi)部部結(jié)構(gòu)如圖 58所示。 圖 56 74HC240 真值表 電機驅(qū)動模塊 L298 是雙電源大電流功率集成電路 , 直接采用 TTL 邏輯電平控制 ,可用來驅(qū)動繼電器、線 圈、直流電動機、步進電動機等電感性負載。 74HC240 是一款高速 CMOS 器件， 23 74HC240 引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列