【正文】 24。 ///中斷次數(shù)加1 ys++。 ///調(diào)用電機(jī)控制程序 display()。 ///允許定時(shí)器1中斷 TR0=1。 ///裝計(jì)數(shù)器初值 TL0=0。 ///定時(shí)器1為定時(shí)模式,使用方式2。 in1=0。speedcan()。key()。 ///速度增減量一uchar m=2。uchar code zm[12]={0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0x73,0x71}。附 錄附錄三：源程序//*************************************************************************///直流電機(jī)的pwm控制程序///功能：直流電機(jī)的速度控制，速度測(cè)試，速度顯示。因此，特別需要感謝梅楊老師給予的耐心細(xì)致的指導(dǎo)，在此，再一次向梅教師以及關(guān)心幫助我的教師同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意！其次，學(xué)校在這方面也給我們提供了很大的支持和幫助，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)比較重視，每個(gè)設(shè)計(jì)小組配有專門的指導(dǎo)老師，幫助我們能順利完成整個(gè)設(shè)計(jì)。沒有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。＋－－＋Ud△UnUn*1/CePIDKsUnIdRn(s)圖54 無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)基于Matlab中Simulink的結(jié)構(gòu)圖圖55系統(tǒng)基于Matlab中Simulink的結(jié)構(gòu)圖圖56仿真波形圖結(jié) 束 語(yǔ) 本文所述的直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是以單片微機(jī)AT89S52為核心的，采用單片機(jī)對(duì)電機(jī)實(shí)行調(diào)整在實(shí)際應(yīng)用中有非常多的方法，本設(shè)計(jì)使用PWM軟件方法對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的調(diào)速過(guò)程只需非常低的成本并且具有非常大的靈活性，它使單片機(jī)的效能得以最大化的發(fā)揮，相比于其他方法，如其他用硬件或者硬件與軟件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制調(diào)整的方法，使用PWM軟件方法對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的這種方法對(duì)于簡(jiǎn)易速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種非常有效的途徑。 dcm=feedback(dcm,Kb,1,1)。Ja=。La=。在零初始條件下，將上面的等式兩邊進(jìn)行拉式變換，得 電壓與電流之間的傳遞函數(shù)： （54） 電流與電動(dòng)勢(shì)間的傳遞函數(shù)： （55）根據(jù)上面兩式并考慮即可得到額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)得動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖53所示：Ud0（s）IdL（s）n(s)E(s)－＋I(xiàn)d（s）圖53 額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)得動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖前面的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)總有靜差是因?yàn)殡妷悍糯笃鳛楸壤糯笃?，如果選用比例積分調(diào)節(jié)器（即PI調(diào)節(jié)器），PI調(diào)節(jié)器的輸出由兩個(gè)分量組成，一個(gè)是積分分量，它能隨時(shí)間對(duì)輸入信號(hào)的不斷積累，一個(gè)是比例分量，當(dāng)不為零時(shí)，積分作用將不斷作用下去，輸出積累上升，直到限幅最大值，當(dāng)突加時(shí)，相當(dāng)于放大倍數(shù)為的比例調(diào)節(jié)器；一旦，輸出將保持在此時(shí)的數(shù)值上，極大的開環(huán)放大倍數(shù)能夠使系統(tǒng)基本無(wú)靜差，而穩(wěn)態(tài)時(shí)PI調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)是它本身的開環(huán)放大倍數(shù)。 1．直流電機(jī)的傳遞函數(shù)額定勵(lì)磁下他勵(lì)直流電機(jī)的等效電路如圖52所示： 圖52直流電動(dòng)機(jī)等效電路規(guī)定正方向如圖所示。 式中 (45) (46) 由式看出，如果計(jì)算機(jī)采用恒定的采樣周期T,一旦確定了ABC只要使用前三次測(cè)量值的偏差，就可以由式求出控制增量。 數(shù)字PID控制器流程圖 數(shù)字PID控制算法可以分為位置式PID和增量式PID控制算法。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（Systemerror）。比例（P）控制當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。 鍵盤/顯示模塊核心控制器件是8279，由軟件設(shè)置為8字符顯示，左端送入，編碼掃描鍵盤，雙鍵互鎖，內(nèi)部時(shí)鐘頻率設(shè)置為100KHz。T0用來(lái)定時(shí)，T1用來(lái)計(jì)數(shù)，T0和T1均工作于方式1。外部中斷1模塊設(shè)計(jì)外部中斷1是鍵盤輸入中斷，高優(yōu)先級(jí)。 此程序共有2個(gè)中斷源：外部中斷0，用于電機(jī)故障處理；外部中斷1，用于鍵盤輸入處理。 num=0。 TL0=(65536500)%256。 EA=1。sbit PWM=P1^0。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，常常是由已選擇的具體的機(jī)型，然后給出它相應(yīng)的值。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器是PWM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)的核心，就定時(shí)器而言，選用不同的單片機(jī)，它定時(shí)器的特點(diǎn)一般都會(huì)不同，就算是相同型號(hào)的單片機(jī)，如果它選擇的定時(shí)器工作方式不同，或者選用的晶振不同，那么它定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系也會(huì)不相同。當(dāng)然，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用還有一些事項(xiàng)要稍加注意，比如針對(duì)大功率的條件下，必須在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器，小功率的話就不需考慮這個(gè)問題了。從名字上可見，穩(wěn)壓用的三端IC集成電路都是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，引腳輸出只有三條，分別是接地端、輸出端和輸入端。8279與單片機(jī)、鍵盤和顯示器的外圍總接線如圖39示。數(shù)字部分用來(lái)輸入給定轉(zhuǎn)速，控制部分用來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。正是因?yàn)樗哂羞@兩種功能，它能減輕CPU的負(fù)擔(dān)，并且可以大大簡(jiǎn)化單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì),所以本設(shè)計(jì)使用這個(gè)芯片。其原則是既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又要不過(guò)多占用CPU的工作時(shí)間。的二路脈沖經(jīng)異或門二倍頻再送入的計(jì)數(shù)器。這樣，代表了個(gè)測(cè)速脈沖周期的時(shí)間。之所以要保證轉(zhuǎn)速檢測(cè)的快速性和精度，是因?yàn)檗D(zhuǎn)速檢測(cè)的快速性和精度對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能影響極大。則D觸發(fā)器總是在B脈沖為低電平時(shí)觸發(fā)，這時(shí)Q輸出端輸出為低電平。用D觸發(fā)器的輸出信號(hào)Q來(lái)判斷編碼盤的旋轉(zhuǎn)方向。碼盤提供相位相差90176。下面我們這里以三相編碼器為例來(lái)介紹增量式編碼器的結(jié)構(gòu)及其工作原理。絕對(duì)式編碼器的特點(diǎn)為一個(gè)確定的數(shù)字碼對(duì)應(yīng)每一個(gè)位置，因此它的示值與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)，而只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)。編碼器如果按照讀出方式來(lái)分的話可以分為非接觸式和接觸式兩種。 4）電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。雖然這個(gè)缺點(diǎn)無(wú)法避免，但是它的好處還是很明顯的，那就是高頻微震電流存在于電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，正、反向時(shí)靜摩擦死區(qū)被有效的消除了，“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用因此而得名。 雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為 (34)如果定義占空比，電壓系數(shù)則在雙極式可逆變換器中調(diào)速時(shí)，的可調(diào)范圍為0～1相應(yīng)的。當(dāng)時(shí)，、截止，但、不能立即導(dǎo)通，電樞電流經(jīng)、續(xù)流，這時(shí)。當(dāng)時(shí)，,此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0；當(dāng)時(shí)，為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)時(shí)，,電機(jī)正轉(zhuǎn)全速運(yùn)行。設(shè)電源電壓為V，那么電樞電壓的平均值為： (33) 定義負(fù)載電壓系數(shù)為， 那么；當(dāng)T為常數(shù)時(shí)，改變HIN為高電平的時(shí)間，也就改變了占空比，從而達(dá)到了改變的目的。此時(shí)，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。其具體的操作步驟如下：電源經(jīng)VT1至電動(dòng)機(jī)的正極經(jīng)過(guò)整個(gè)直流電機(jī)后再通過(guò)VT4到達(dá)零電位，完成整個(gè)的回路。因此在這個(gè)電路中，VTVT4或者VTVT3是不可能持續(xù)、不間斷的導(dǎo)通的。 IGBT型號(hào)選擇：（1）IGBT承受的正反向峰值電壓： （31）　　，可選IGBT的電壓為900V。 (4)IGBT利用柵極可以關(guān)斷很大的漏極電流?？梢猿惺芊聪螂娏鞯氖荌R2110的腳10，它最大能夠承受2A的反向電流。50V/ns，當(dāng)條件為小于等于15V時(shí)，；10～20V的電壓范圍為輸出的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，5～15V的電壓范圍就是它的邏輯電源電壓，存在電壓偏移的是邏輯電源，－5V～＋5V就是它的電壓偏移范圍。這個(gè)電路芯片的特點(diǎn)是成本低，偏值電壓高( 600V)，集成度高(可驅(qū)動(dòng)同一橋臂兩路) ，體積小(DIP14 )，響應(yīng)快( ton/tof= 120/94 ns)，而且驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng), 內(nèi)設(shè)欠壓封鎖，易于調(diào)試,除此之外，它還擁有外部保護(hù)封鎖端口。這種可編程是通過(guò)TMOD控制器來(lái)完成的。IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。從而達(dá)到對(duì)直流電機(jī)的較為精確的控制。本設(shè)計(jì)采用單閉環(huán)系統(tǒng)，之所以會(huì)選擇閉環(huán)還沒采用開環(huán)，原因在于閉環(huán)相對(duì)于開環(huán)具有一些比較突出的一些優(yōu)點(diǎn)，閉環(huán)的主要特點(diǎn)在于存在反饋控制，反饋控制的作用表現(xiàn)為如果被控制量偏離給定值，這樣的偏差就會(huì)被反饋控制通過(guò)自己的修正作用去消除。因此，只要控制好脈沖的通電時(shí)間，就可以很容易實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速。 PWM 調(diào)速方法調(diào)速原理如圖21所示。由上式可知，當(dāng)電源電壓不變的情況下，電樞的端電壓的平均值為，因此占空比如果變化的話就可以改變端電壓的平均值，從而達(dá)到調(diào)速的目的，這就是PWM調(diào)速原理。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)對(duì)電機(jī)速度的有效控制。本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心，通過(guò)單片機(jī)控制，C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的平滑調(diào)速。在調(diào)整系統(tǒng)中，PWM的作用表現(xiàn)為控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。文章中采用了通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的發(fā)生，然后通過(guò)IR2110來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。勵(lì)磁控制法控制磁通，容易因磁場(chǎng)飽和而受到影響。直流電機(jī)模型見圖11。因此，對(duì)直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行高可靠性的，高性能的研究工作對(duì)現(xiàn)實(shí)生活具有非常重要的意義。 隨著技術(shù)的高速進(jìn)步，越來(lái)越多的行業(yè)開始采用控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，現(xiàn)代化生產(chǎn)變得越來(lái)越重要的是主流開始變?yōu)殡姎鈧鲃?dòng)采用直流驅(qū)動(dòng)控制。由于現(xiàn)代技術(shù)不斷發(fā)展使得控制技術(shù)、冷卻技術(shù)以及許多的新型磁性材料不斷地被研制出來(lái)，從這些最被看好有未來(lái)的產(chǎn)品中我們能夠得出，直線電機(jī)正在廣泛的被應(yīng)用于高速度機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。另外, 由于絕緣技術(shù)和分析技術(shù)的進(jìn)步, 直流電動(dòng)機(jī)已迅速向小型輕量, 低慣量方面發(fā)展。在設(shè)計(jì)和制造技術(shù)上有很大進(jìn)步, 新材料、新技術(shù)的應(yīng)用以及整流電源的普及, 促進(jìn)了一般工業(yè)用直流電機(jī)的不斷擴(kuò)大, 品種的日益繁多。本系統(tǒng)中使用了光電編碼器對(duì)輸出的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了測(cè)量，并且作為反饋值輸入到單片機(jī)進(jìn)行PID運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出速度的控制。對(duì)于硬件部分首先從總體上做了設(shè)計(jì)，也就是以AT89S52為中心來(lái)組成硬件部分，其輔助部分包括了顯示電路、測(cè)量電路、鍵盤電路；對(duì)于軟件部分則選擇了使用模塊化的設(shè)計(jì)思路，根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求以及它要實(shí)現(xiàn)的功能編寫了屬于每個(gè)模塊部分的流程圖。(6)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行MATLAB仿真和分析。(2)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為3050轉(zhuǎn)/秒，實(shí)時(shí)測(cè)量電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速,并要求在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 基于單片機(jī)的直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)書院(系)：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師學(xué)生姓名課題名稱基于單片機(jī)的直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù) 分析單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行速度測(cè)量應(yīng)用的基本原理，并用單片機(jī)產(chǎn)生PWM波來(lái)控制直流電機(jī)的可逆調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)普通直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo)要求:(1)設(shè)計(jì)一個(gè)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)外接鍵盤及按鈕實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及速度調(diào)節(jié)控制。(5)對(duì)直流電機(jī)模型進(jìn)行PID控制分析。設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，硬件部分和軟件部分。在軟件方面，文章中詳細(xì)介紹了PID運(yùn)算程序，初始化程序等的編寫思路和具體的程序?qū)崿F(xiàn)。 8 芯片IR2110性能及特點(diǎn) 8 IR2110的引腳圖以及功能 9 元器件的選擇比較、選型 10