【正文】 時(shí)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),使2 個(gè)平衡塊產(chǎn)生離心力的合力方向與不平衡量產(chǎn)生的離心力合力方向相反,在一條直線上。 圖31平衡頭的數(shù)學(xué)模型方框圖由電勢平衡方程： （31）整理得： （32）式中： 加在電機(jī)兩端的電壓(V) 電樞回路電流 (A) 電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻() 電樞繞組的反電動(dòng)勢(V)n 電樞轉(zhuǎn)速（r/min）， 分別為反電動(dòng)勢系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù) 電磁轉(zhuǎn)矩() 每級(jí)磁通量（Wb）L 電樞電感（H）根據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)平衡方程式有： (33)是粘性摩擦系數(shù)（有實(shí)驗(yàn)得），是電機(jī)轉(zhuǎn)角，是依據(jù)折算前后動(dòng)能不變的原則，將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，偏心齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電機(jī)軸后總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。電路圖如圖41圖41 AT89C51電路圖1970年微型計(jì)算機(jī)研制成功之后，隨之即出現(xiàn)了單片機(jī)（即單片微型計(jì)算機(jī)）— 美國Intel公司1971年生產(chǎn)的4位單片機(jī)4004和1972年生產(chǎn)的雛形8位單片機(jī)8008。ALU只能進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的操作數(shù)可以事先存放到累加器ACC或寄存器TMP中，運(yùn)算結(jié)果可以送回ACC或通用寄存器或存儲(chǔ)單元中，累加器ACC也可以寫 為A。89C51單片機(jī)在物理上有四個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ) 器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。89C51的RAM雖然字節(jié)數(shù)不很多，但卻起著十分重要的作用。其與80C51引腳結(jié)構(gòu)基本相同，圖43為其邏輯引腳圖。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ROM、RAM）時(shí)，作地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。P2口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口。串行口：——RXD（串行輸入口），輸入?？刂凭€：共4根。在EPROM編程期間，作輸入。實(shí)際上，他們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在單片機(jī)中，定時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過軟件來進(jìn)行的。計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比沒有特別的限制，但必須保證輸入信號(hào)的高電平與低電平的持續(xù)時(shí)間在一個(gè)機(jī)器周期以上。中斷的特點(diǎn)：①分時(shí)操作；②實(shí)時(shí)處理；③故障處理。特性如下：（1）一個(gè)并行輸入/輸出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作為CPU總線與外圍的接口. （2）具有24個(gè)可編程設(shè)置的I/O口,即使3組8位的I/O口為PA口, 們又可分為兩組12位的I/O口,A組包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B組包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A組可設(shè)置為基本的I /O口,閃控(STROBE)的I/O閃控式,雙向I/O3種模式。 　　PC0～PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。對(duì)機(jī)械或結(jié)構(gòu)的 振動(dòng)工況進(jìn)行評(píng)價(jià)；可廣泛用于電力、石油、化工、冶金、建材、航空、機(jī)械制造等領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)機(jī)械與設(shè)備軸承座、機(jī)體的振動(dòng)測量和長期監(jiān)視；由于這種傳感器防水、防塵、可靠性高，適合鐵道、礦山、水利、建筑等野外作業(yè)行業(yè)進(jìn)行爆破和工程抗震監(jiān)測。首先介紹放大電路的功能，它是利用三極管的電流控制作用或場效應(yīng)管電壓控制作用，把微弱的電信號(hào)不失真的放大到所需數(shù)值，實(shí)現(xiàn)將直流電源的能量部分地轉(zhuǎn)化為按輸入信號(hào)規(guī)律變化且有較大能量的輸出信號(hào)。 寬輸入電壓范圍：177。調(diào)整電路的能夠改變頻帶寬度。地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。上述轉(zhuǎn)子的亮暗處，由貼光標(biāo)來實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子比較光亮則貼黑標(biāo)簽；轉(zhuǎn)子放光效果不好，則貼亮標(biāo)簽。fi經(jīng)過比較器后，輸出的波形fc其高電平為+12V，低電平為0V。當(dāng)為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)起控制作用。1. 顯示電路 HD7279A芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中，輸入/輸出常常是1項(xiàng)重要的組成部分，但實(shí)現(xiàn)起來較為繁瑣。 （1）定義變量、堆棧，初始化I/O； （2）向HD7279A發(fā)復(fù)位指令； （3）SETBEA；打開中斷總開關(guān)； （4）SETBEX0；啟動(dòng)外部中斷INT0； （5）不斷循環(huán)，等待中斷信號(hào)。設(shè)計(jì)報(bào)警電路，執(zhí)行電路，顯示電路等，整合起來完成本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。其輸入e (t)與輸出u (t)的關(guān)系為：u(t)=kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) （51）式中積分的上下限分別是0和t。反之，只考慮調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性，又無法滿足精度要求?！　∑浯?，PID參數(shù)較易整定。　　在一些情況下針對(duì)特定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PID控制器控制得很好，但它們?nèi)源嬖谝恍﹩栴}需要解決：　　如果自整定要以模型為基礎(chǔ)，為了PID參數(shù)的重新整定在線尋找和保持好過程模型是較難的。圖52 PID控制器方框圖因此，連續(xù)系統(tǒng)中PID控制器的傳遞函數(shù)為 （53）PID控制規(guī)律為： （54）其中，為比例系數(shù)，為積分時(shí)間常數(shù)，為微分時(shí)間常數(shù)，為PID控制器的輸入，為PID控制器的輸出。綜上所述，對(duì)PID控制器中三個(gè)環(huán)節(jié)的作用總結(jié)如下：（1）比例環(huán)節(jié)的作用：能迅速反映偏差，從而減小偏差，但不能消除靜差，的加大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。由式（57）得出的控制量為全量值輸出，也就是每次的輸出值都與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置(如控制閥門的開度)一一對(duì)應(yīng)，所以把它稱之為數(shù)字PID控制算法的位置式。（2）為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)——自動(dòng)無擾切換，在切換瞬時(shí)，必須首先將計(jì)算機(jī)的輸出值設(shè)置為閥門原始開度。工程整定法是基于實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的方法，簡單易行，是工程實(shí)際經(jīng)常采用的方法。總 結(jié)磨削是精密和超精密加工的重要手段，在磨削過程中，若砂輪不平衡，不僅會(huì)機(jī)床的振動(dòng)，嚴(yán)重制約了磨削表面和精度的提高，還會(huì)加速主軸和軸承的磨損，使磨床精度降低，壽命縮短。 衷心感謝老師們和同學(xué)們對(duì)本人的支持和為論文完成所提供的種種便利條件。 _,D,E,_YZDZ: DW 2750H,1850H,1300H DW 1000H,0820HSJCS: DW 0BB8H,1194H,1A0AH DW 2476H,2B9EH,360AHTH。值此論文完成之際，向馬海濤等老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 從論文的開題到課題的研究，各位師兄和同學(xué)們?cè)谡n題方向和研究方法上給予了我無私餓幫助和熱心的指導(dǎo)，使我受益匪淺。下面介紹各模塊的流程圖 軟件流程圖圖61 軟件流程圖 A/D采樣數(shù)據(jù)軟件設(shè)計(jì)圖62 A/D采樣數(shù)據(jù)流程圖 平衡過程流程圖圖63平衡過程流程圖本章小結(jié) 本章主要繪制了軟件流程圖，A/D采樣數(shù)據(jù)軟件設(shè)計(jì)，平衡流程圖并設(shè)計(jì)了響應(yīng)軟件程序，附錄一為軟件程序清單。 PID參數(shù)的整定的整定方法PID參數(shù)整定的方法可以分為理論計(jì)算法和工程整定法兩種。利用數(shù)字PID控制算法的增量式，可以得到數(shù)字PID控制算法位置式的遞推算式，即 （510）與數(shù)字PID控制算法的位置式相比，增量式有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）位置式每次輸出與整個(gè)過去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累積計(jì)算誤差。這里，采用后向差分變換法，將式（54）進(jìn)行離散化，得到數(shù)字PID控制器的脈沖傳遞函數(shù)為 （56）式中，為采樣周期，為積分系數(shù)；為微分系數(shù)。因此，微分控制作用是與偏差的變化速度成正比，能夠預(yù)測偏差的變化，產(chǎn)生超前控制作用，以阻止偏差的變化，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但不能消除靜差，且只在偏差剛剛出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生控制作用。自動(dòng)整定通常是指根據(jù)開環(huán)狀態(tài)確定的簡單過程模型自動(dòng)計(jì)算 PID參數(shù)。PID參數(shù)自整定就是為了處理PID參數(shù)整定這個(gè)問題而產(chǎn)生的。 PID控制的特點(diǎn)首先，PID應(yīng)用范圍廣。很明顯，自動(dòng)控制系統(tǒng)總希望在穩(wěn)定工作狀態(tài) 下，具有較高的控制質(zhì)量，我們希望持續(xù)時(shí)間短、超調(diào)量小、擺動(dòng)次數(shù)少。PID控制器簡單易懂，使用中不需精 確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。由振動(dòng)傳感器采集的磨床振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過放大、濾波、整流得到的可以直接放映砂輪的振動(dòng)情況的波形，所得振動(dòng)信號(hào)送入后續(xù)的ADC0809轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字電路處理、分析，用以決定控制策略。由于引腳KEY平時(shí)為高電平，當(dāng)有有效按鍵按下時(shí)會(huì)變?yōu)榈碗娖剑捎弥袛嗟姆绞綍r(shí)應(yīng)設(shè)為下降沿觸發(fā)中斷，在中斷程序中，讀取鍵盤的值，根據(jù)鍵值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。勵(lì)磁控制法控制磁通，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制；而且由于勵(lì)磁線圈感應(yīng)較大，動(dòng)態(tài)相應(yīng)較差。機(jī)組由直流伺服電動(dòng)機(jī)與同軸連接的測速發(fā)電機(jī)組合而成，能提供額定輸出功率及對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速的測速電壓，有良好的特性線性度，小的電壓紋波系數(shù)。單通道時(shí)配置如下：VSS9 為5V芯片電源，VS4 為電機(jī)供電電源，in1~4 為電機(jī)正反轉(zhuǎn)電平輸入端，OUT1~4 為電機(jī)接線端，gnd8 為接地，1和15端口 可直接接地 。R2和C組成一階低通濾波電路，其截止頻率2128/s。3DU是紅外接收三極管，當(dāng)LED1發(fā)光射到轉(zhuǎn)子亮處，發(fā)射光打到3DU時(shí)，3DU有電流導(dǎo)通，在R2產(chǎn)生電壓降，VaVb則Vf為高電平。 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。電路性能參數(shù)： 為同相比例運(yùn)算放大電路的輸入，比例系數(shù)為 （46）當(dāng) 時(shí)，電路的傳遞函數(shù) （47）令中心頻率電壓放大倍數(shù) （48）令上式分母的模為，則分母虛部絕對(duì)值為1，即 （49）當(dāng)= 時(shí)，得出通帶放大倍數(shù) （410）解方程，取正根，就可得到下限截止頻率和上限截止頻率分別為因此，通頻帶 （411）電路的頻率特性如圖47圖示。使用OP07一般不用考慮調(diào)零和頻率問題就能滿足要求。即： （42）式中： N為線圈匝數(shù)為穿過每匝線圈的磁通量根據(jù)磁場中線圈的運(yùn)動(dòng)方式不同，其感應(yīng)電動(dòng)勢也有所不同。 10～1000 當(dāng)A0==1時(shí),控制寄存器被選擇. 磁電式振動(dòng)速度傳感器在振動(dòng)測試系統(tǒng)中，通過對(duì)一些周期性振動(dòng)測量進(jìn)行分析，為了得出更可靠，重復(fù)性高的測量結(jié)果，本次設(shè)計(jì)選用的的傳感器為ZCC200系列磁電式振動(dòng)速度傳感器，是將振動(dòng)物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電量的換能裝置。 　　PA0～PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。C51系統(tǒng)有關(guān)中斷的寄存器有4個(gè)，分別為中斷源寄存器TCON和SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP；中斷源有5個(gè)，分別為外部中斷0請(qǐng)求INT0、外部中斷1請(qǐng)求INT定時(shí)器0溢出中斷請(qǐng)求TF0、定時(shí)器1溢出中斷請(qǐng)求TF1和串行中斷請(qǐng)求R1或T1。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平，若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1，后一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器加1。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加1計(jì)數(shù)引腳上施加器，其基本功能是加1功能。 AT89C51系列單片機(jī)的功能單元并行I/O接口：單片機(jī)芯片內(nèi)有一項(xiàng)主要功能就是并行I/O口。用做片外存儲(chǔ)器訪問時(shí)，低字節(jié)地址鎖存。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選通：——WR低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器寫選通。在提供這些功能時(shí)，其輸出鎖存器應(yīng)由程序置1。對(duì)于80C51，——T2，是定時(shí)器的計(jì)數(shù)端且位輸入；——T2EX，是定時(shí)器的外部輸入端。I/O：4個(gè)口，32根。這些寄存器分別用于以下各個(gè)功能單元：CPU：ACC，B，PSW，SP，DPTR（由兩個(gè)8位寄存器DPL和DPH組成）；并行口：P0，P1，P2，P3；中斷系統(tǒng)：IE，IP；串行口：SCON，SBUF，PCON。CPU的控制器專門提供一個(gè)控制信號(hào)EA用來區(qū)分內(nèi)部ROM和外部ROM的公用地址區(qū)：當(dāng)EA接高電平時(shí)，單片機(jī)從片內(nèi)ROM的4K字節(jié)存儲(chǔ)器區(qū)取指令，而當(dāng)指令地址超過0FFFH后，就自動(dòng)的轉(zhuǎn)向片外ROM取指令。存儲(chǔ)器組織89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開， 并有各自的尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式，這種結(jié)構(gòu)稱為哈佛結(jié)構(gòu)單片機(jī)。 89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)89C51系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以劃分為CPU、存儲(chǔ)器、并行口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷 邏輯幾部分。如果超標(biāo)則由報(bào)警電路工作發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)開始調(diào)節(jié)電機(jī)。由平衡頭的工作原理設(shè)計(jì)出系統(tǒng)方案框圖。故本系統(tǒng)采用的是雙配重固定半徑極坐標(biāo)方式。平衡質(zhì)量塊相對(duì)平衡頭只做徑向移動(dòng),每個(gè)平衡質(zhì)量塊相對(duì)平衡頭只改變大小,不改變方向。采用蝸輪蝸桿及精密齒輪作為傳動(dòng)系統(tǒng),各級(jí)變比如圖21左所示。國外先進(jìn)磨削設(shè)備，已普遍采用自動(dòng)動(dòng)平衡裝置?；驹瓌t是傳感器的接觸平面要平行于砂輪與工件的接觸切面，這樣才能最直接檢測到影響磨削的振動(dòng)。本系統(tǒng)的平衡原理 平衡頭裝在磨床的主軸端部，它隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，平衡頭內(nèi)有2個(gè)質(zhì)量補(bǔ)償重塊，分別由2個(gè)永磁直流電機(jī)通過蝸輪蝸桿及精密齒輪系驅(qū)動(dòng)。 總之，想要讓砂