【正文】 在課題設(shè)計過程中還得到了 尤云功 學 長 的幫助，正是在各位老師的大力支持和各位同學的通力協(xié)助下，我才得以順利完成學位論文，在此一并表示深深的謝意。 其次就是對整個系統(tǒng)中要運用的硬件做了逐步的了解，比如驅(qū)動的 L298，液晶顯示器等關(guān)鍵器件。 圖 41中的兩條曲線圖分別是普通 PI 控制的曲線圖和模糊 PI的曲線圖。在諸多的控制方法之中我們常用到的控制結(jié)構(gòu)有兩種：開環(huán)控制和外環(huán)閉環(huán)控制。 case 0x0B: sptrSetPoint ++。0X0F。 } for(j=0。 void ShowSpeed1(char Data) { char S1[3]= ,j,i=2。//轉(zhuǎn)圈計數(shù)加 1 } EX1=1。 //選擇寫數(shù)據(jù) P0=data0。 RS=0。 sfr PCAPWM2 =0XF4。 sfr CCAPM2 =0XDC。 sfr CL =0xE9。 //E[k－ 1]項 sptrLastError = iError。sptrIntegral =。 } 模糊 PI 控制，通過模糊 PI 控制來對電機進行更為有效的控制，在超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間等方面做出改善。 模糊 PI 了解 PID 的算法，通過 PI 算法來控制整個系統(tǒng) //PID 參數(shù)初始化 // void PID_Init(void) { sptrLastError = 0。先設(shè)計各個部分程序，調(diào)試運行通過，集成各個部分的程序，綜合調(diào)試整個控制系統(tǒng)軟件。 模式按鍵：控制不同的算法，當按鍵值為 0，表示普通 PI控制算法；當按鍵值為 1，表示模糊 PI 控制算法。此電位稱為霍爾電勢，半導體薄片的霍爾元件。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 說明 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 5腳： R / W 為讀寫信號線，高讀，寫操作低。 （ 2）、字符的顯示 要想在液晶顯示屏幕上顯示出一個字符來，其實是一個相對而言比較復雜的過程，為撒這樣子說呢？其原因就是要從 8 8 點陣中去找到并顯示在液晶顯示屏幕上的顯示區(qū)所對應(yīng)的數(shù)字，但也讓每個 wordthe 部分字符不同的位是“ 0”， “ 1”， . “ 0”表示的是不亮，“ 1”表 示的是亮通過這樣的規(guī)定一下亮另一些不亮，從而來構(gòu)成一個我們想要它顯示的字符。因此，液晶顯示器的質(zhì)量非常高。如 果一個引腳是由一個外部設(shè)備的產(chǎn)量下降，低，弱上拉和“極弱上拉”的體上，為了是外部設(shè)備有足夠的電流能力使得腳電壓低于閾值電壓，可以通過以強拉該引腳為低的方法來實現(xiàn)該過程。此外， STC12C5410AD I / O 端口有非常突出的電氣特性，那便是，絕大多數(shù)的 I / O 口的驅(qū)動能力 6毫安，普通的液晶，蜂鳴器都可以直接驅(qū)動，而不需要再添加額外的輔助電路。輸出頻率取決于 PCA定時器的時鐘源。有 10 位 A/D 。應(yīng)用空間最大 12K 字節(jié) 11。時鐘源：外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R / C 振蕩器 4。系統(tǒng)的一部分使用定時器的速度 T0， STC12C5410 自己 AD 降低了軟件任務(wù)，從而提高了整個系統(tǒng)的實時 控制。這對一般位于微處理器中的 PWM 發(fā)生器的靈活性提出了極高要求。多數(shù)技術(shù)依靠在電機旋轉(zhuǎn)時，從定子繞線的反電動勢波形中提取位置信息。因此， PMSM 電機使用的許多控制技術(shù)（如場定向控制）同樣適用于無刷直流電機電機。 重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 8 無刷直流電機可以想象成與刷式直流電機截然相反，其中永久磁性在轉(zhuǎn)子上，而繞線在定子上。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。 3，比例 (P)、積分 (I)、微分 (D)控制算法各有作用： 比例，反應(yīng)系統(tǒng)的基本（當前）偏差 e(t)，系數(shù)大，可以加快調(diào)節(jié)，減小誤差，但過大的比 例使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定； 積分，反應(yīng)系統(tǒng)的累計偏差，使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度，因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進行，直至無誤差； 微分，反映系統(tǒng)偏差信號的變化率 e(t)e(t1)，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除，因此可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。 因為模糊 PI 算法就是在普通 PI控制算法的基礎(chǔ)上做適當修正而形成的。當然 PID 控制技術(shù)也有它的不足，那就說被控對象通常要呈現(xiàn)出一種線性關(guān)系，這種方法才能夠得到很好的控制。 接近到一個給定值時，積分作用就不及反號的比例作用大，從而避免了振蕩，這會起到更加有效的控制。 第一節(jié) PI 算法 在工程設(shè)計運用工程中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律是：比例、積分、微分控制，簡稱 PID 控制。隨著新型電力半導體器件 MOSFET\IGBT等的發(fā)展，開關(guān)器件具有了開關(guān)速度快、驅(qū)動簡單和可自關(guān)斷等優(yōu)點，克服了晶閘管的主要缺點。 80 年代以后，以晶閘管為功率開關(guān)器件的斬波調(diào)壓調(diào)速器以其無級、高效、節(jié)能而得到大力推廣。 20 世紀 60 年代以前官方使用的是旋轉(zhuǎn)變流機組，由交流電動機拖動直流發(fā)電機實現(xiàn)變流，給需要調(diào)速的直流電機供電，調(diào)節(jié)的勵磁電流即可改變輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。 重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 2 第一章 緒論 第一節(jié) 引 言 現(xiàn)代化的建設(shè)離不開機械，而機械運轉(zhuǎn)的動力很多是由電機提供的，這主要包括了直流電機和交流電機兩種，雖然交流電機的發(fā)展將最終取代直流電機，但直流電機還將在很長一段時間里一直占據(jù)重要地位。 PID 控制算法的種類很多，根據(jù)其應(yīng)用場合不同，對算法的要求也有所不同。文章介紹了霍爾傳感器的工作原理，闡述了霍爾傳感器測速系統(tǒng)的工 作過程，利用脈沖計數(shù)法實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)速的測量，通過 LCD 直觀地顯示電機的轉(zhuǎn)速值。編 號： 審定成績： 重慶郵電大學 畢業(yè)論文 設(shè)計（論文）題目： 基于 FuzzyPI 控制的直流電機系統(tǒng)的研究 學 院 名 稱 ： 自 動 化 學 生 姓 名 ： 鄧 鵬 專 業(yè) ： 電氣工程及其自動化 班 級 ： 0830905 學 號 ： 2021214826 指 導 教 師 ： 馮 輝 宗 答辯組 負責人 ： 填表時間：二○一三年 五月 重慶郵電大學教務(wù)處制重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 I 摘 要 在 當代社會 ，電機的應(yīng)用十分廣泛 。 實現(xiàn)對直流電機的良好調(diào)速性能。本文主要通過對主要 PID 算法存在的問題進行分析并對 PID 控制算法進行改進。直流電動機具有良好的啟動和制動性能，易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在很多的需要調(diào)速的電力拖動領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 靜止式變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)最開始時時 有的是閘流管整流器的離子拖動系統(tǒng)。 直流調(diào)速系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀 我國從 60 年代初試制成功第一只硅晶閘管以來，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。我國直流調(diào)速整向前發(fā)展。 PID 控制器結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便因而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。然而，被控制量的值小于給定值， P 和 I 的作用是反向的，那么整個控制過程將會減慢很多。所以我們就想法在 PI 算法的基礎(chǔ)上加以改善，來讓系統(tǒng)得到更好的控制，那便是模糊 PI 控制。要實現(xiàn) PID 算法，必須在硬件上除了要有閉環(huán)控制以外，還得有反饋。但是微分對噪聲干擾有放大作用，加強微分對系統(tǒng)抗干擾不利。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制 (驅(qū)動器 )，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率 并將電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復校正，以期達到接近直流電機特性的方式。因此，該電機沒有刷子和換向器，消除了與刷式直流電機產(chǎn)生火花相關(guān)的劣勢。 對 BLDC 電機的另一個誤解是關(guān)于其如何驅(qū)動。但是，依靠反電動勢傳感的技術(shù)在電機旋轉(zhuǎn)緩慢或靜止時便無用武之地，因為此時反電動勢波形很弱或根本不存在。 第 五 節(jié) 本章小結(jié) 本章節(jié)著重對直流電機調(diào)速整個系統(tǒng) 中運用到的控制算法以及被控對象 做簡要 的 介紹，其中包括了以下幾個部分：常用的一些算法 （ PI控制算法）， 模糊重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 9 PID 控制的原理，無刷直流電機工作的相關(guān)原理，了解他們的具體控制算法 和被控對象的原理有助于我們來實現(xiàn)讓 整個系統(tǒng)得到改善的 。 SCM 提供的控制參數(shù)，改變脈沖的占空比，頻率控制電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。 SPI 同步通信口，主模式 /從模式 5。內(nèi)部集成 MAX810 專用復位電路 12。有硬件 PWM 速度也比 51 系列的單片機有很大幅度的 提高 。由于所有模塊共享 PCA 定時器，所有它們的輸出頻率。為了可以方便重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 13 地與外圍設(shè)備進行有效的快速的連接，在很多的端口上都集成內(nèi)部設(shè)置了上拉電阻器來實現(xiàn)這一目標。 （ 4）、 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換寄存器 STC12C5412AD 單片機的 P1 口（ ）， 8 通道 10 位高速 A/ D 轉(zhuǎn)換器，STC12C5410AD 系列 12 位精度的 A / D 轉(zhuǎn)換，速度可以達到 100KHz 的 A / D 轉(zhuǎn)換端口。第二，液晶顯示器會讓數(shù)字，微處理器系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作也會變得更加的方便。 （ 3）、漢字的顯示 要想在液晶顯示器上顯示一個漢字，就要用到顯示中國常用字顯卡，預裝顯示中國漢字點陣碼（字模提取軟件）從電腦中提取，每個字符占 32B，分為左，右兩半，每 16B，左邊是 1,35......正確的顯示中文字符可以找出顯示 RAM 的地址對應(yīng) 2,4,6......根據(jù)數(shù)量的行和列，每行的列的數(shù)目，在 LCD 顯示器上，光標的建立，發(fā)送的的第一 字節(jié) ，光標在地址上的逐步增加 .....得到一個完整的中文字符，直到 32B 被顯示在液晶顯 示屏上。當 RS 和 R / W 為低，可共同書面指示或顯示的地址，當 RS低 R / W 為高忙信號，當 RS 高 R / W 為低數(shù)據(jù)可以寫入可以讀取。 指令 3：光標和顯示模式設(shè)置 I/ D：移動光標方向，高層次的右，低的左：所有的文字在屏幕上向左或向右。 說明 9：讀忙信號和光標地址 BF：忙旗高表示忙，模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果低電平表示忙。 它是如何工作的：霍爾開關(guān) IC霍爾元件信號放大器會產(chǎn)生變化的磁場強度，然后再被放大的信號轉(zhuǎn)換器的霍爾電壓 UH 的振幅，驅(qū)動整形，放大后的輸出幅值相等，頻率變化的方波信號。 減速按鍵：對電機的減速操作。 第一節(jié) 軟件 設(shè)計 總體方案 該系統(tǒng)的軟件設(shè)計程序流程圖 為圖 31： 開 始設(shè) 定 速度普 通 P I模 糊 模式電 機 轉(zhuǎn)動速 度 對比減 速 加 速速 度 對比保 持 轉(zhuǎn)速 圖 31 重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 21 主程序設(shè)計總體思路 Keil C51 的軟 件設(shè)計是基于 C 語言。 //Error[1] sptrPrevError = 0。 //增量式 PI 控制設(shè)計 // int IncPIDCalc(int NextPoint) { 重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 22 int iError, iIncpid。} if(ABS(iError)20) { sptrEk=4。 //存儲誤差，用于下次計算 return(iIncpid)。 重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 23 sfr CH =0xF9。 sfr CCAP2L =0XEC。 sfr PCAPWM3 =0XF5。 //根據(jù)規(guī)定， RS 為低電平， RW 為高電平時，可以讀狀態(tài) RW=1。 //向 LCD 寫數(shù)據(jù) lcdcs=1。 //開外部中斷 0 } 重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 25 定時器中斷 /*內(nèi)部中斷 0 計時計數(shù)程序 */ void Time0(void) interrupt 2 using 0 { TH0=0x4c。 if(Data == 0) for(i=0。j=i。 if(key !=0X0F) { delay10ms()。break。要設(shè)計到如何控制，就是通過一些常規(guī)的算法來對整個系統(tǒng)進行調(diào)整，使得整個系統(tǒng)在控制之后能夠朝著我們期待的想要的一個結(jié)構(gòu)上去運作，以便達到我們預期想要它實現(xiàn)的一個目標。 重慶郵電大學 本科 畢業(yè)論文 29 曲線一