【正文】 控制。 （5）、由于缺乏直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，缺少示波器等檢測儀器。謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給關(guān)心我的老師、家人、同學(xué)及朋友們?？梢哉f，在我的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中受益最大的就是明白了與人合作的重要性，在一個(gè)沒有合作的團(tuán)隊(duì)里，工作將會(huì)很累，而且最后很可能無法達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。//讀速度unsigned char GETKEY1,GETKEY2。//比例常數(shù)float Integral_value=。//升速void MOT_FALL( )。 XBR2=0x40。 PCA0CPM0=0X02。 //TR0=1。}/////////////////////////////void PID_main( int Setvalue){ int PID,delta。 }}/////////////////////////////void MOT_REVERSE(){ int a。 PCA0CPH0=0XFF。 if(DIRECTION==0) { P6=0x01。 DELAY1MS(5)。 P5=LEDMAP2[a100]。 }}//////////////////////////////////// void CHO_BIT( )//選位函數(shù){ CHOBIT++。//輸入零 } if(CHOBIT==3) { P6=0x08。 if(FITBIT==10)FITBIT=0。break。break。 for(i=0。 GETKEY1amp。 if(MKTIMER=20) { TR1=1。 TR1=1。break。 KEYVALUE=GET1000*1000+GET100*100+GET10*10+GET1。 TR1=1。break。=0X3C。i100。//進(jìn)行置位 } }//////////////////////void INT_T1() interrupt 3//定時(shí)中斷{ int i。 GETKEY1=P3。}//////////////////////////////void MOT_FALL( )//降速函數(shù){ KEYVALUE=5。break。break。 if(CHOBIT==3) GET1=c。//輸入零 } if(CHOBIT==2) { P6=0x04。 P5=LEDMAP2[a10]。 DELAY1MS(5)。 P6=0x04。 a10=(d%100)/10。 PCA0CPH0=a。 if(DIRECTION==0) { PCA0CPH0=PID。 PCA0CPL0=0X55。 IT0=1。 PCA0MD=0x00。 XBR0=0x10。//置位void GET_BIT(unsigned int c)。//取速度以預(yù)值unsigned int MKTIMER。//置位全局變量unsigned int CT0。在進(jìn)行電路的焊接時(shí)則是培養(yǎng)我的細(xì)心和耐心。在此，向胡老師致以衷心的感謝。 （4）、該實(shí)驗(yàn)最初設(shè)計(jì)是搭建轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的，但在實(shí)驗(yàn)過程中考慮到電流量不容易檢測并反饋，鑒于實(shí)驗(yàn)人員能力有限而將系統(tǒng)改為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)。（4）、問題：電動(dòng)機(jī)可以旋轉(zhuǎn)，但電樞電壓不受控制。 實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及討論在這次實(shí)驗(yàn)中，電路的調(diào)試是最耗時(shí)間的一項(xiàng)工作。 實(shí)驗(yàn)條件及運(yùn)行結(jié)果 開環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果開環(huán)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，電動(dòng)機(jī)電樞電壓可以受單片機(jī)PWM信號(hào)控制而平滑改變。 （3）、失穩(wěn)電壓：2V。硬件電路圖如38所示。集成霍爾開關(guān)：當(dāng)霍爾器件所在位置的磁場尚未達(dá)到工作點(diǎn)之前 ,器件以高電平輸出,當(dāng)磁場增強(qiáng)到工作點(diǎn) B時(shí),霍爾片輸出的電壓 U 經(jīng)差分放大器放大后,送至施密特觸發(fā)器,使之翻轉(zhuǎn)導(dǎo)通,從而使門電路輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?稱此為“開”狀態(tài)。 根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的霍爾傳感器不僅可以用于磁場的測量,大量的還是以磁場為工作媒體,將物體的多種運(yùn)動(dòng)參量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觯蚨谧詣?dòng)控制、各種物理量的測量中得到了大量的應(yīng)用。 按鍵控制電路 硬件電路如圖336所示。 圖32 C8051F020數(shù)字交叉開關(guān) 圖33 單片機(jī)各端口連接圖 主電路為H型PWM變換電路，硬件電路如圖34所示?？赏ㄟ^設(shè)置交叉開關(guān)控制寄存器將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其它數(shù)字信號(hào)配置為出現(xiàn)在端口I/O引腳。（3）、可編程數(shù)字I/O和交叉開關(guān)：C8051F020具有標(biāo)準(zhǔn)8051的端口（0、2和3）。在調(diào)試時(shí)所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都正常工作。FLASH存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并允許現(xiàn)場更新8051固件。將式27按如下原則離散化： （1）、微分方程中的導(dǎo)數(shù)直接用差分項(xiàng)代替； （2）、積分用積分的求和式代替； （3）、時(shí)間t編程離散量kT，T為采樣周期，kT為第k個(gè)采樣周期的時(shí)刻。總之，采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，只要不變，轉(zhuǎn)速n的數(shù)值也保持不變，與負(fù)載的大小無關(guān)；但是在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程中，任何擾動(dòng)都會(huì)引起動(dòng)態(tài)速度變化。圖25為單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（2）、在電流內(nèi)環(huán)前向通道中的各種擾動(dòng)量，都會(huì)被有效抑制。因?yàn)閷?shí)際轉(zhuǎn)速變化引起的反饋電壓的變化與其他因素（如測速機(jī)勵(lì)磁變化、換向紋波、安裝不良造成的轉(zhuǎn)子和定子間的偏心）引起的反饋電壓的變化，反饋控制也是區(qū)分不出來的。除了負(fù)載擾動(dòng)所引起的穩(wěn)態(tài)速降之外，還有許多因素會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。圖24 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)框圖由圖24，按照梅森公式可以直接寫出轉(zhuǎn)速給定電壓Un*和負(fù)載擾動(dòng)電流IL與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系式如下： 式22 其中,閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為： 式23開環(huán)系統(tǒng)的負(fù)載速降為： 式24由式22閉環(huán)時(shí)的負(fù)載速降為： 式25上式表明采用速度閉環(huán)控制后，其負(fù)載速降減小了（1+Kol）倍，使得閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性比開環(huán)時(shí)硬得多；因而，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要小得多，可以大大增加閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍。因此必須采用閉環(huán)反饋控制的方法減小額定動(dòng)態(tài)速降，以增大調(diào)速范圍。（4）、單片機(jī)PWM口新一代的單片機(jī)增加了許多功能，其中包括PWM功能。目前，在直流電動(dòng)機(jī)的控制中，主要使用第3種方法。電動(dòng)機(jī)的電樞繞組兩端的電壓平均值為： 式21式中 ——占空比，占空比表示了在一個(gè)周期里，開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間與周期的比值。一種比較簡單的開關(guān)放大器是按照一個(gè)固定的頻率去接通和斷開放大器，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”的相位寬窄，這樣的放大器被稱為脈沖調(diào)制放大器。（2）、完成以C8051F020為控制核心的直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。隨著單片機(jī)的發(fā)展，數(shù)字化直流PWM調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用，控制方法也日益成熟。根據(jù)不同的應(yīng)用場合，可選擇單象限或四象限運(yùn)行的裝置，裝置本身帶有參數(shù)設(shè)定單元，不需要其它任何附加設(shè)備便可以完成參數(shù)設(shè)定。該方法對(duì)模糊控制理論在小慣性系統(tǒng)上對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了嘗試。該方法據(jù)系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸入輸出特性，應(yīng)用最小二乘法，即可獲得系統(tǒng)環(huán)節(jié)的內(nèi)部參數(shù)。PWM常取代數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）用于功率輸出控制，其中，直流電機(jī)的速度控制是最常見的應(yīng)用。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生翻天覆地的變化。期望轉(zhuǎn)速則可通過功能按鍵給定。實(shí)驗(yàn)中使用霍爾元件進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測、反饋。直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。進(jìn)入70年代以來，體積小、耗電少、成本低、速度快、功能強(qiáng)、可靠性高的大規(guī)模集成電路微處理器已經(jīng)商品化，把電機(jī)控制推上了一個(gè)嶄新的階段，以微處理器為核心的數(shù)字控制（簡稱微機(jī)數(shù)字控制）成為現(xiàn)代電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制器的主要形式。目前，全國各大專院校、科研單位和廠家都在進(jìn)行數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)，提出了許多關(guān)于直流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法：（1）、直流電動(dòng)機(jī)及直流調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)辯識(shí)的方法。（4）、模糊控制方法。設(shè)計(jì)電流范圍為15A至1200A，并可通過并聯(lián)SITOR可控硅單元進(jìn)行擴(kuò)展。因此研究直流電機(jī)的速度控制，有著非常重要的意義。 具體內(nèi)容如下：（1）、介紹直流電動(dòng)機(jī)工作原理及PWM調(diào)速方法。在晶體管處在接通時(shí)，其上的壓降可以略去；當(dāng)晶體管處在斷開時(shí)，其上的壓降很大，但是電流為零，所以不論晶體管導(dǎo)通還是關(guān)斷，輸出晶體管中的功耗都是很小的。這樣，對(duì)應(yīng)著輸入的電平高低，直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組兩端的電壓波形如圖22所示。前2種方法由于在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期（或頻率），當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此應(yīng)用較少。在單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，使用專用PWM集成電路可以減輕單片機(jī)負(fù)擔(dān)，工作也更可靠。（2）、開環(huán)系統(tǒng)的額定速降一般都比較大，使得開環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍D都很小，對(duì)于大部分需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械都無法滿足要求。在電動(dòng)機(jī)軸上安裝一臺(tái)測速發(fā)電機(jī)TG，引出與輸出量——轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)反饋電壓，與轉(zhuǎn)速給定電壓進(jìn)行比較，得到偏差電壓，經(jīng)過放大器A，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)或觸發(fā)裝置的控制電壓，去控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這就組成了反饋控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，如圖24所示。除給定信號(hào)外，作用在控制系統(tǒng)上一切能使輸出量發(fā)生變化的因素都叫做“擾動(dòng)作用”。對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)來說，如果測速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)生變化，也會(huì)引起反饋電壓的改變，通過系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏離原應(yīng)保持的數(shù)值。增設(shè)電流內(nèi)環(huán)后，帶來下列好處：（1）、電樞電流的快速變化不再受大的電氣時(shí)間常數(shù)的限制，使響應(yīng)速度更快。采用比例積分調(diào)節(jié)器代替比例放大器后，可以使系統(tǒng)穩(wěn)定且足夠的穩(wěn)定欲量，并改善動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。在動(dòng)態(tài)過程中最大的轉(zhuǎn)速降落叫做動(dòng)態(tài)速降（如果突減負(fù)載，則為動(dòng)態(tài)速升），它表明了系統(tǒng)抗擾的動(dòng)態(tài)性能。該調(diào)節(jié)器的模擬輸出為： 式27式中，e(t)為調(diào)節(jié)器的偏差輸入，即給定值與反饋至只差。所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可由用戶固件使能/禁止和配置。不需要額外的目標(biāo)RAM、程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器或通信通道。實(shí)驗(yàn)中使用了8位脈寬調(diào)制器的工作方式。與具有標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用數(shù)字I/0的微控制器不同，這種結(jié)構(gòu)可支持所有的功能組合。 單片機(jī)端口配置 C8051F020各端口連接圖如圖33所示?！琍5口控制段碼選擇信號(hào)。圖35 LED顯示電路圖36 按鍵接入外部中斷0、1 圖37 鍵值輸入電路 轉(zhuǎn)速檢測、反饋電路轉(zhuǎn)速檢測、反饋電路使用霍爾元件A44E實(shí)現(xiàn)。它們都具有傳感和控制功能。本實(shí)驗(yàn)中采用的是第一種方法。 （2）、最大輸出電流：。本章主要介紹實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果及相關(guān)討論。在經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后得到P=，I=,在理論上，使用PI控制后系統(tǒng)應(yīng)該成為無差系統(tǒng)，但在實(shí)際調(diào)試中，系統(tǒng)運(yùn)行十秒后轉(zhuǎn)速在給定值的4r/min范圍內(nèi)波動(dòng)，證明還要經(jīng)過一定的時(shí)間才能進(jìn)入無差狀態(tài)，因此若進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)，可得更優(yōu)參數(shù)。解決：中斷程序中出現(xiàn)邏