【正文】 曲線二 圖 41 曲線一為普通 PI控制系統(tǒng)的曲線 ,曲線二為具有模糊調(diào)節(jié)器的曲線。 對(duì)該系統(tǒng)做了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程 通過做實(shí) 物并對(duì)實(shí)物進(jìn)行調(diào)試來得出相關(guān)的結(jié)論，體現(xiàn)出模糊 PI 控制算法的先進(jìn)性和優(yōu)越性。 由于本人知識(shí)水平有限，文中難免有錯(cuò)誤和不完善之處，謹(jǐn)請(qǐng)讀者提出批評(píng)和指正。 此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。通過了解整體系統(tǒng)的工 作原理，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件和硬件的設(shè)計(jì)，并通過做實(shí)物來得出相關(guān)的結(jié)論，我對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)逐步有序的開展了以下工作： 通過查閱相關(guān)資料了解整個(gè)系統(tǒng)的工作原理，了解了普通的 PI 控制算法與模糊 PI 控制算法它們之間的關(guān)系和比較 要想實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)，其實(shí)單片機(jī)是關(guān)鍵，本系統(tǒng)應(yīng)用 STC12C5410AD 來控制整個(gè)系統(tǒng)，它具有參數(shù) PWM 的控制端口，減少了不少任務(wù)。由此控制逆變器輸出電壓的振幅，相位電流控制繞組，從而使輸出電流的逆變器，按照給定的電流的變化，與穩(wěn)態(tài)的靜態(tài)誤差。 重慶郵電大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 28 第五 章 結(jié) 果及分析 第一 節(jié) 結(jié)果及其分析 其實(shí)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法是多樣化的，有很多的方法都可以對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行控制。break。 key = P2amp。 Data = Data/10。 } } 轉(zhuǎn)速程序的設(shè)計(jì) 因此，該方法確定的硬件連接的轉(zhuǎn)速信號(hào)，速度的速度實(shí)際測(cè)量的頻率的頻率測(cè)量原理也適用于此。 //初始化計(jì)數(shù) z++。 //信號(hào)使能端低電平 } /**/ /*向 LCD1602 寫數(shù)據(jù) */ void write_data(uchar data0) { rs=1。result=0，不忙 ***************************************************/ uchar BusyTest(void) { bit result。 sfr PCAPWM1 =0XF3。 sfr CCAP1H =0XFB。 sfr CMOD =0XD9。 //積分常數(shù) Integral Const } iIncpid += sptrEk * iError //E[k]項(xiàng) sptrIntegral * sptrLastError 。} if(ABS(iError)15) { sptrEk=3。 sptrMin= 5。因此，該系統(tǒng)的數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)，日程安排是計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)，將專注于解決 PI 算法及其實(shí)現(xiàn)。 重慶郵電大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 20 第四 章 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分主要包括：普通 PI與模糊 PI程序、PWM 功能配置、顯示程序的設(shè)計(jì)、中斷程序的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)以及鍵盤功能程序的設(shè)計(jì)。該鍵盤電路分 4個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)調(diào)速的以下功能： 電機(jī)輸出按鍵：控制對(duì)電機(jī)輸出的開關(guān) 。 霍爾元件 的測(cè)速模塊 ●霍爾效應(yīng) 在半導(dǎo)體晶片上，其長(zhǎng)度為 l，寬度為 b，厚度為 d，當(dāng)它被放置在該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，如果其中的相對(duì)側(cè)傳遞到控制電流 I，和磁場(chǎng)方向與電流方向正交，則其他雙方的半導(dǎo)體產(chǎn)生的控制電流 I和磁場(chǎng) B的大小成比例的商品的電勢(shì) UH， UH= KHIB，其中 KH的靈敏度霍爾元件。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。（注：高，低） 重慶郵電大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 17 說明 1：顯示清晰，腳本 01H，光標(biāo)位置復(fù)位到地址 00H。 4腳： RS 為寄存器選擇，選擇高數(shù)據(jù)寄存器，指令寄存器低。舉例說明：RAM000H 00FH16 字節(jié)的內(nèi)容就決定了在液晶顯示屏幕上第一行的區(qū)域。液晶顯示屏的顯示品質(zhì)相對(duì)而言會(huì)比較高，之所以會(huì)比較 高的原因是因?yàn)樵谝壕э@示器上的每個(gè)單位點(diǎn)上接收到的信號(hào)一直保持一種固定的色彩和亮度，而不像普通陰極射線管顯示器（ CRT）那樣，需要不斷地一遍又一遍地刷新使之得到顯示。那么這個(gè)上拉提供準(zhǔn)雙向輸出電流的主要來源就是來自于 1。為了可以實(shí)現(xiàn)與 A / D 模塊結(jié)合實(shí)現(xiàn) A / D 轉(zhuǎn)換，我們可以通過加上捕獲比較模塊的串行通信。 其次是： （ 2）、 脈寬調(diào)節(jié)模式 (PWM) STC 單片機(jī)和 51 單片機(jī)基本上差不多，如果要輸 出 PWM 波進(jìn)行電機(jī)調(diào)速的話，可以用兩個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生可變占空比可變周期的 PWM 波來驅(qū)動(dòng)主電路 定時(shí)器 1 用來控制 PWM 波的周期 定時(shí)器 2 用來控制 PWM 波的占空比 在定時(shí)中斷中改變輸出的電平就可產(chǎn)生需要的 PWM波可用于所有的 PCA模塊PMW 輸出。定時(shí)器有 4個(gè)。頻率范圍 :035MHz 時(shí) 4。電壓： 3。 由 PWM 波形發(fā)生器和放大器電路的 PWM 控制器。因此，標(biāo)準(zhǔn)的 6 晶體管反向器是最常用的功率級(jí)，根據(jù)運(yùn)行要求（含傳感器與 無傳感器、換向與 正弦、 PWM 與 SVM 等），有很多方法可驅(qū)動(dòng)晶體管來達(dá)到所需目標(biāo)，不勝枚舉。 為減少這些問題，已有多種技術(shù)開發(fā)出來用于消除這些傳感器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無傳感器操作。但是實(shí)際上很難做到，產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)波形通常更像正弦，而非梯形。但是永磁體采用稀土合金制造，成本較高，還需要額外的電子換向器控制，所以成本比直流電機(jī)更高。 無刷直流電機(jī)是同步電機(jī)的一種，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù) (P)影響： n=60* f / P。一種模擬控制方式，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(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶 體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)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(shí)保持恒定?，F(xiàn)在知道這只是最簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制算法。 模糊 PI理論分析 要想更清楚的了解模糊 PI 控制理論，我們必須要充分的了解 常規(guī) PID 控制算法。如果應(yīng)用 PID 控制技術(shù)，就會(huì)分成方便。 對(duì)于 PID 算法，可以選擇的功能有 （ 1）加速的動(dòng)態(tài)過程 在這個(gè)算法之中，基于 P 和 I 的正負(fù)符合有如下的關(guān)系：相同的符號(hào)的條件是當(dāng)被控制的量一直偏離于給定值；這兩項(xiàng)符號(hào)相 反的條件是改變給定值方向。編制了電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量設(shè)計(jì)了測(cè)量模塊、轉(zhuǎn)速模塊、顯示模塊等的 C51 程序 ，來 表明 基于模糊 PI 控制的直流電機(jī)調(diào)速方案是可行的，并且有較好的發(fā)展前景 。 我國(guó)關(guān)于數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的研究主要有：綜合性最優(yōu)控制、補(bǔ)償 PID 控制，很少將模糊控制等智能技術(shù)應(yīng)用于其中。 低速時(shí)，每個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖任然較寬，有利于保證器件的可靠性雙極性控制的橋式 可逆 PWM 變換器在工作過程中， 4個(gè)開關(guān)器件可能都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且在切換時(shí)可能發(fā)生上下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)。 直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展 因?yàn)橹绷麟姍C(jī)調(diào)速主要采用調(diào)壓調(diào)速，電機(jī)電樞電壓需要有專門的可控盒子里電源，所以，以可控直流電源的發(fā)展可把直流電機(jī)分為三個(gè)階段：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組；靜止式可控整流器；直流斬波器或脈沖寬度調(diào)制變換器。 對(duì)于這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，我 在分析無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了整個(gè)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的模型，采用一種新型的模糊 PI 控制方法，在無刷直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流控制采用滯環(huán)電流調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速的測(cè)量通過霍爾測(cè)速元件，而轉(zhuǎn)速控制通過采用普通 PI 控制和模糊控制相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)結(jié)果的分析來證實(shí)：這種新型的模糊 PI 智能控制方法響應(yīng)快、無超調(diào)、魯棒性強(qiáng)、抗干擾能力好，較傳統(tǒng) PI 控制具有更好的動(dòng)、靜態(tài)特性。 PID 控制算法在相當(dāng)多的控制領(lǐng)域的應(yīng)用中都取得了比較滿意的效果。 本系統(tǒng)采用集成霍爾傳感器敏感速率信號(hào)，具有頻率響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 隨著生產(chǎn) 技術(shù)的 不斷發(fā)展 和提高 ，對(duì)電機(jī) 的調(diào)速特性的要求 就顯得 特別高 ，同時(shí)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量 也 提出了更高的要求。 結(jié)合硬件電路設(shè)計(jì)，采用模塊化方法進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。模糊 PI 調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)控制中的一種更加有效的控制方法。直流電機(jī)都占有主要地位。它雖然克服了旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組的許多缺點(diǎn)，而且還大大縮短了相應(yīng)時(shí)間，但閘流管容量小，維護(hù)麻煩。目前，用于中、小功率的晶閘管直流調(diào)速裝置已作為標(biāo)準(zhǔn)化，系列化通用產(chǎn)品批量生產(chǎn)，用于大功率的產(chǎn)品也開始在某些大型機(jī)械上應(yīng)用。 第二節(jié) 本章小結(jié) 本章節(jié)主要對(duì)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)做了一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹，包括我們常用到的一些調(diào)速方法，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的整個(gè)發(fā)展的大致情況，以及就目前而言，國(guó)內(nèi)和國(guó)外的直流電機(jī)調(diào)速的一些進(jìn)步性的突破與發(fā)展情況做了一些介紹。 對(duì)于 PID 算法 可以選擇的功能有： 比例控制規(guī)律 P：采用 P 控制規(guī)律的顯著優(yōu)點(diǎn)是克服擾動(dòng)影響的能力比較強(qiáng)，它經(jīng)常用于輸出值較快，但輸出值不能夠穩(wěn)定在一個(gè)有效的數(shù)字 上。要加快啟動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程，當(dāng)然，我們可以通過定偏差范圍 v，當(dāng)偏差 E（ t）的絕對(duì)值小于β的時(shí)候，我們就正常的調(diào)節(jié)，來縮短起步動(dòng)態(tài)過程的時(shí)間。 第 二 節(jié) 模糊 PI 控制 模糊 PI 控制是該系統(tǒng)中運(yùn)用到的一種關(guān)鍵控制算法，那么到底什么是模糊PI 控制算法呢？下面對(duì)模糊 PI 控制做一下簡(jiǎn)單的了解。比如控制一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，就得有一個(gè)測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器，并將結(jié)果反饋到控制路線上，下面我以轉(zhuǎn)速控制為例，對(duì) PID 算法做簡(jiǎn)要分析。 積分和微分都不能單獨(dú)起作用，必須與比例控制配合。 PWM 信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有 (ON)，要么完全無 (OFF)。也就是說直流無刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子 維持一定的轉(zhuǎn)速。 該電機(jī)被稱為直流電機(jī)，是因?yàn)槠渚€圈通過直流電源驅(qū)動(dòng)，而直流電源是按預(yù)定順序的形式應(yīng)用到不同的定子線圈。不同于開環(huán)步進(jìn)應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)的定子線圈決定轉(zhuǎn)子位置，在 BLDC 電機(jī)中，轉(zhuǎn)子位置決定要驅(qū)動(dòng)哪個(gè)定子線圈。因此，我們不斷開發(fā)新技術(shù)，以在低轉(zhuǎn)速或零轉(zhuǎn)速時(shí)從其它信號(hào)中獲取轉(zhuǎn)子位置信息。 重慶郵電大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 10 第 三 章 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 第一節(jié) 調(diào)速系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 圖 中所示的是直流電動(dòng)機(jī) 調(diào)速 系統(tǒng) 的框圖 。 PWM 波輸出負(fù)載容量太小，不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所以我們用一個(gè)脈沖寬度調(diào)制放大器 LN298?？撮T狗 6。兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 13。 I/0 也可以選擇 好幾種工作狀態(tài)，還有就是便宜供貨穩(wěn)定。 STC12C5410AD 作為 PWM 輸出的，直接按照文檔配置相應(yīng)的寄存器就可以了啊。 下面就準(zhǔn)雙向口輸出配置做分析： 準(zhǔn)雙向口輸出配置 標(biāo)準(zhǔn)的話，想寫就寫，想 讀就讀，但 51 單片機(jī)的 I/O 口如果要讀必須先寫1才可以，就因?yàn)檫@個(gè)條件在這里，所以稱為“準(zhǔn)”雙向口。 8 電壓輸入型 A / D 的功能有很多，可完成頻譜檢測(cè)，溫度檢測(cè)，按鍵掃描，電池電壓檢測(cè)。第三，重慶郵電大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 14 顯示面積比同樣的傳統(tǒng)顯示器要輕得多，那是因?yàn)闋顟B(tài)的液晶顯示是通過顯示器上的液晶分子的電極來實(shí)現(xiàn)的，讓顯示的內(nèi)容更加豐富。 1602 字符型 LCD 簡(jiǎn)介 所謂字符型液晶，就是用于顯示模塊是一個(gè)用來顯示數(shù)字，特殊符號(hào)，字母等與字符型相關(guān)的液晶顯示 .那么字符型常用到的模塊是相對(duì)而言比較多樣的一重慶郵電大學(xué) 本科 畢業(yè)論文 15 種顯示，常用 16*1,16*2,20*40*2 行 2等模塊。 引腳 6： E端子使能端，當(dāng) E端由高電平跳變低時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。高表示低電平有效無效。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。每個(gè)方波周期信號(hào)輸出 端子輸出表示轉(zhuǎn)向的齒。 加速按鍵：對(duì)電機(jī)的加速操作。系統(tǒng)主要模塊， AD 觸發(fā) INT0 中斷子程序， T0 中斷服務(wù)子程序， PI 算法子程序和顯示鍵盤處理子程序。 //Error[2] sptrEk =P_DATA。 //當(dāng)前誤差 iError = sptrSetPoint NextPoint。sptrIntegral =。 //返回增量值 } PWM 功能配置 sfr CCON =0XD8。 sfr CCAPM0 =0XDA。 sfr CCAP2H =0XFC。 顯示程序設(shè)計(jì) 當(dāng)我們?cè)谑褂蔑@示模塊，要對(duì)其寫入數(shù)據(jù)之前，我們首先需要保證的是液晶顯示模塊的狀態(tài)，看它是否處于一個(gè)忙碌的狀態(tài)，如果液晶顯示模塊處于一個(gè)忙碌的狀態(tài)，那么我們寫進(jìn)去的數(shù)據(jù)都是無效的，只有當(dāng)忙碌狀態(tài)指令我低電平的時(shí)候，也就是液晶顯示模塊空閑，那么我們寫進(jìn)去的數(shù)據(jù)才會(huì)有效，然后