【正文】 建議選擇 40pF+/10PF。 需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來(lái)終止空閑工作模式時(shí)， CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期 （ 24 個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問(wèn)片內(nèi) RAM，而允許訪問(wèn)其他端口。此外，加密位只能通過(guò)整片擦除的方法清除。通過(guò) PK ， IT 和 DT 三個(gè)參數(shù)的設(shè)定。和其他簡(jiǎn)單的控制運(yùn)算不同， PID控制器可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差別的出現(xiàn)率來(lái)調(diào)整輸入值，這樣可以使系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，更加穩(wěn)定。又如將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和 PID控制結(jié)合起來(lái)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)在線整定 PID控制器的參數(shù)，形成基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)江西理工大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 的 PID控制器等。 第三，隨著微處理器性價(jià)比的不斷提高，一些優(yōu)于傳統(tǒng) PID控制的復(fù)雜控制算法能夠得到實(shí)現(xiàn)。自整定技術(shù)對(duì)于工程師設(shè)置控制器參數(shù)非常有用，尤其體現(xiàn)在一些復(fù)雜回路的控制器參數(shù)整定上?；谖⑻幚砥鞯?PID控制器為實(shí)現(xiàn)自整定、自適應(yīng)和增益調(diào)度等附加功能創(chuàng)造了條件。如何在各類工業(yè)過(guò)程 PID控制器設(shè)計(jì)中，從綜合性能指標(biāo)的角度選擇合適的設(shè)計(jì)方法和控制器參數(shù) 。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉 環(huán)控制系統(tǒng)。 可編程控制器 (PLC)是利用其閉環(huán)控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn) PID控制，而可編程控制器 (PLC)可以直接與 Control Net相連，如 Rockwell的 PLC5等。 PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。作為一種線性控制器，它根據(jù)設(shè)定值 r(t)和實(shí)際輸出值 y(t)構(gòu)成控制偏差 e(t)，將偏差按比例、積分和微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量 u(t)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。 G2=tf(1,[ 0])。 江西理工大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3020406080100120140S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude 圖 214 比例環(huán)節(jié)的系統(tǒng)響應(yīng) 分別用深藍(lán)色、綠色、紅色、淡藍(lán)色和紫紅色表示當(dāng) PK =15時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，從圖 22 可以看出隨著比例系數(shù) PK 的增大，穩(wěn)態(tài)誤差在減小，控制時(shí)間加長(zhǎng)，響應(yīng)速度加快，同時(shí)動(dòng)態(tài)性能變差，振蕩比較嚴(yán)重，閉環(huán)系統(tǒng)的超調(diào)量增大，但是不能完全消除穩(wěn)定誤差。 G3=tf(44,[ 1])。0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6020406080100120140S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude 圖 215 積分環(huán)節(jié)的系統(tǒng)響應(yīng) 分別 用深 藍(lán) 色、 綠 色、 紅 色、淡藍(lán)色和紫 紅色表示 IT = 時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)。e)t(eDDDD???????? 則 (25) 控制信號(hào)與 DT 時(shí)刻以后的偏差成比例。 Kp=。 G12=feedback(G1*G2,1)。 微分環(huán)節(jié)的作用 微分作用的引入，主要是為了改善閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。 ti=[::]。即對(duì)于一個(gè)帶積分作用的控制器，如果它能夠使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定并存在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，則此時(shí)對(duì)設(shè)定值的跟蹤必是無(wú)靜差的。 G=G12*G3*G4。通過(guò)在比例控制中引入設(shè)定值加權(quán)系數(shù) b，將 PID 控制器修正為： ]dt )t(deTdt)t(eT1)t(e[K)t(u t0 DIPP ???? （ 22） 其中： )t(y)t(br)t(e ??P 。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下： (1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作； (2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期； (3)在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到 PID控制器的參數(shù)。 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。只有綜合應(yīng)用各種知識(shí)，才有可能使 PID控制器達(dá)到令人滿意的工作效果。另外，在許多控制算法的仿真研究中， PID控制已成為控制性能比較的標(biāo)準(zhǔn)。先進(jìn)控制系統(tǒng)一般也將 P工 D控制作為其組成部分集成在一起，作為先進(jìn)控制的基礎(chǔ)回路，由先進(jìn)控制器為基礎(chǔ)級(jí)的 PID控制器提供設(shè)定值。另一個(gè)原因是負(fù)責(zé)實(shí)際操作的技術(shù)人員要掌握復(fù)雜控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)比較難。 首先， PID控制器有很長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，只要設(shè)計(jì)和參數(shù)整定合適，在許多應(yīng)用場(chǎng)合都能獲得較滿意的效果。雖然控制策略的本質(zhì)沒(méi)有改變，但是現(xiàn)在的 Pm控制器在許多方面已與早期的 PID控制有了很大的不同。 PID控制不僅是分布式控制系統(tǒng)的重要組成部分，而且嵌入在許多有特殊要求的控制系統(tǒng)中。 1． PID控制器的歷史來(lái)源 在控制系統(tǒng)中，反饋是一種很重要的思想。復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 VCC恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸 發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1的中斷標(biāo)志 TF0 和 TF1，它是定時(shí)器溢出時(shí)的 S5P2 時(shí)序周期被置位，該標(biāo)志保留至下個(gè)時(shí)序周期。 異步通信是一種很常用的通信方式。當(dāng)由中斷退出掉電模式則有所不同，中斷低電平狀態(tài)持續(xù)到晶體振蕩穩(wěn)定，當(dāng)中斷電平變?yōu)楦呒错憫?yīng)中斷服務(wù)。WDT 打開時(shí)，它會(huì)隨晶體振蕩器在每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，這意味著用戶必須在小于每個(gè) 16383 機(jī)器周期內(nèi)復(fù)位 WDT，也即寫 01EH 和 0E1H 到 WDTRST 寄存器， WDTRST為只寫寄存器。 器結(jié)構(gòu)： MCS51 單片機(jī)內(nèi)核采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有64K 外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。需要注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)所存 EA端狀態(tài)。 對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ ~PROG）。 P3口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。 引腳功能說(shuō)明： Vcc:電源電壓 GND:地 P0口： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 圖 211 霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速 如果把開關(guān) 型霍爾傳感器按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在軌道上，當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)車輛上的永磁體經(jīng)過(guò)它時(shí)，可以從測(cè)量電路上測(cè)得脈沖信號(hào)。例如： 1．電流傳感器 由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場(chǎng)，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測(cè)量出磁場(chǎng)，從而確定導(dǎo)線 中電流的大小。 （ 2）開關(guān)型霍爾傳感器的特性 如圖 26 所示，其中 BOP 為工作點(diǎn)“開”的磁感應(yīng)強(qiáng)度， BRP 為釋放點(diǎn)“關(guān)”的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 H IBU =k d 圖 23霍爾原理圖 式中 d 為薄片的厚度， k稱為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。在檢測(cè)系統(tǒng)中占絕大多數(shù)檢測(cè)信號(hào)屬于非電量信號(hào)，如位置、速度等。在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管整流器是毫秒級(jí)，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。普則，由于磁路中只有很小的剩磁，就有可能發(fā) 生以下： 要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，就必須改變電磁轉(zhuǎn)距 T 的方向， 可通過(guò)改變磁通 Φ（勵(lì)磁電流）或電樞電流 Ia 的方向?qū)崿F(xiàn)。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距 T 必須與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)距 T2 及空載損耗轉(zhuǎn)距 T0 相平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)將等速轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，將引起電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流及電磁轉(zhuǎn)距等發(fā)生變化。這就保證了每個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。 在換向器表面用彈簧壓著固定的電刷，使轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組得 以同外電路連接起來(lái)，并實(shí)現(xiàn)將外部直流電流轉(zhuǎn)化為電樞繞組內(nèi)的交流電流。 在微型直流電動(dòng)機(jī)中，也有用永久磁鐵作磁極的。 （ 1）定子 定子就是發(fā)動(dòng)機(jī)中固定不動(dòng)的部分，它主要由主磁極、機(jī)座和電刷裝置組成。由于在一定轉(zhuǎn)速下電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通成正比 ,所以曲線 1 同時(shí)也就是電機(jī)的空載特性曲線 E 0=f(If)，即電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與勵(lì)磁電流 If 之間的關(guān)系 。但如果原先電機(jī)內(nèi)部沒(méi)有磁場(chǎng) ,它 就不可能產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，也就不可能進(jìn)行自勵(lì)。 他勵(lì)式勵(lì)磁電源，原來(lái)常用直流勵(lì)磁機(jī)。勵(lì)磁的方式分為他勵(lì)和自勵(lì)兩大類。因此，電機(jī)制造業(yè)中正在努力改善交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能，并且大量代替直流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的另一個(gè)研究單位德國(guó)西門子也在努力研究 ，幾乎也是在格拉姆成功的同一時(shí)間，西門子推出了電機(jī)車，這個(gè)不燒油的車在柏林工業(yè)展覽會(huì)上獲得一片喝彩聲。 本文就是利用這種控制方式來(lái)改變電壓的占空比實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。PWM 控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或其他所需要的波形。 本設(shè)計(jì)以上面提到的數(shù)字 PID 為基本控制算法，以單片機(jī)為控制核心，產(chǎn)生占空比受數(shù)字 PID 算法控制的 PWM 脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。同時(shí)利用 霍爾傳感器 將電機(jī) 速度轉(zhuǎn)換成脈沖頻率反饋到單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，達(dá)到轉(zhuǎn)速無(wú)靜差調(diào)節(jié)的目的。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。文章中采用了專門的芯片組成了 PWM 信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，然后 通過(guò)放大來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)的 特點(diǎn) 直流勵(lì)磁的磁路在電工設(shè)備中的應(yīng)用，除了直流電磁鐵（直流繼電器、直流接觸器等）外，最重要的就是應(yīng)用在直流旋轉(zhuǎn)電機(jī)中。不過(guò)，近年來(lái)在利用可控硅整流裝置代替直流發(fā)電機(jī)方面，已經(jīng) 取得了很大進(jìn)展。 他勵(lì) 直流電動(dòng)機(jī) 由獨(dú)立的電源為電機(jī)勵(lì)磁繞組提供所需的勵(lì)磁電流。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，已較多地采用交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)半導(dǎo)體整流后對(duì)勵(lì)磁繞組供電的方式勵(lì)磁。所以實(shí)現(xiàn)自勵(lì)的條件是電機(jī)內(nèi)部必須有剩磁。而曲線 2 為勵(lì)磁回路的電阻特性 U＝ If主磁極是由主磁極鐵芯（極心和極掌）和勵(lì)磁繞組 組成，其作用時(shí)用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。 （ 2）轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 部分，主要由電樞和換向器組成。 江西理工大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。稱為： 江西理工大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 13 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線 nnTKK RK Uk RIUK En TE aEE aaE ???????? 02???? 式中并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與反轉(zhuǎn) ： 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其電樞電流位： aa REUI ?? 因電樞電阻 Ra 很小，所以電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，電源電壓 U與反電動(dòng)勢(shì) E近似相等。 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速就是在同一負(fù)載下獲得不同的轉(zhuǎn)速，以滿足不同的要求。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高； H型電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性 也極佳，是一種廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)。因此，在 60 年代到 70 年代，晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（ VM 系統(tǒng)）代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（ GM 系統(tǒng)），得到了廣泛的應(yīng)用。在電機(jī)控制系統(tǒng)中，常用的檢測(cè)信號(hào)主要有電流、電壓、轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速等物理量。 上述效應(yīng)稱為霍爾效應(yīng)，它是德國(guó)物理學(xué)家霍爾于 1879 年研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。 當(dāng)外 加的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)動(dòng)作點(diǎn) Bop 時(shí)，傳感器輸出低電平，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度降到動(dòng)作點(diǎn) Bop 以下時(shí)，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點(diǎn) BRP 時(shí)，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖?。利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器。根據(jù)脈沖信號(hào)的分布江西理工大學(xué) 2020屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 可以測(cè)出車輛的運(yùn)動(dòng)速度。作為輸出口時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 在訪問(wèn)外部 程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVE DPTR指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 RST:復(fù)位輸入。 如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 ： 如果 EA引腳接地（ GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器。 WDT 計(jì)數(shù)器既不可讀也不可寫，當(dāng) WDT溢