【正文】 控制。三十多年來(lái)，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的變革。眾所周知，與交流調(diào)速系統(tǒng)相比，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速精度高，調(diào)速范圍廣，變流裝置控制簡(jiǎn)單，長(zhǎng)期以來(lái)在調(diào)速傳動(dòng)中占統(tǒng)治地位。由于直流電氣傳動(dòng)技術(shù)的研究和應(yīng)用已達(dá)到比較成熟的地步，應(yīng)用相當(dāng)普遍，尤其是全數(shù)字直流系統(tǒng)的出現(xiàn)，更提高了直流調(diào)速系統(tǒng)的精度及可靠性。 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀電力電子技術(shù)是電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的最重要的助推器，電力電機(jī)技術(shù)的迅猛 發(fā)展，促使了電機(jī)控制技術(shù)水平有了突破性的提高。微機(jī)出現(xiàn)于20 世紀(jì)70 年代，隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的 迅速發(fā)展，微機(jī)的性能越來(lái)越高，價(jià)格越來(lái)越便宜。交流電機(jī)不論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，工作也比直流電機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)。由于微機(jī)具有較佳的性能價(jià)格比，所以微機(jī)在工業(yè)過(guò)程及設(shè)備控制中得到日益廣泛的應(yīng)用。這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GM系統(tǒng)，國(guó)際上統(tǒng)稱WardLeonard系統(tǒng)。由諧波與無(wú)功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”。功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，道童損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗不大，因而裝置效率較高。 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖本控制系統(tǒng)的核心是數(shù)字控制器，選用 Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51，與其它電路連接組成控制系統(tǒng)。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個(gè)復(fù)位。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)輸出一個(gè)電流。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖故可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。如果必要，可對(duì)特殊寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。如EA端為高電平，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。對(duì)外接電容C1，C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。獨(dú)立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。然而，矩陣鍵盤(pán)中的行線、列線和多個(gè)鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號(hào)配合起來(lái)作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。 CH451簡(jiǎn)介CH451是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤(pán)掃描控制以及μP監(jiān)控的多功能外圍芯片。任意段位尋址，獨(dú)立控制各個(gè)LED或者數(shù)碼管的各個(gè)段的亮與滅。串行接口中的DIN和DCLK信號(hào)線可以與其他接口電路共用，節(jié)約引腳。 CH451與單片機(jī)的連接（2）CH451與矩陣鍵盤(pán)的連接。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。字符型液晶顯示模塊是一種專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用161，162，202和402行等的模塊。 LCD1602與單片機(jī)的硬件連接 報(bào)警電路報(bào)警電路的作用是在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)地提醒工作人員盡快采取措施，減少危險(xiǎn)避免災(zāi)難性后果的出現(xiàn)。該芯片與單片機(jī)的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。從后面的分析可知，按此編號(hào)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。電感的這種作用使得電流波形變得平直，電感無(wú)窮大時(shí)趨于一條平直的直線。,組成期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。檢測(cè)電路中，電壓傳感器接入220V的A相交流電，輸出的電流信號(hào)經(jīng)100歐姆的電阻后，轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮? ~ 2. 5V 的電壓信號(hào)（實(shí)際輸出為 2. 5V ~ 2. 5V），此電壓信號(hào)接入LM258構(gòu)成的加法器轉(zhuǎn)換成0 ~ 5V的直流信號(hào)，此信號(hào)輸入到AD 轉(zhuǎn)換器TLC1543的模擬信號(hào)輸入通道，TCL1543的輸出信號(hào)即可接入AT89C51單片機(jī)，利用I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，單片機(jī)經(jīng)過(guò)軟件檢測(cè)，即可得知同步電壓Us 過(guò)零點(diǎn)信號(hào)。ms。在這個(gè)函數(shù)中，表示觸發(fā)脈沖結(jié)束。 檢測(cè)電路 電流環(huán)檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路的作用是將測(cè)量電機(jī)回路中的直流電流反饋到單片機(jī)，讓單片機(jī)來(lái)進(jìn)行PI運(yùn)算。被測(cè)電流通路與傳感器引腳（引腳5～8）的絕緣電壓＞，幾乎是絕緣的。30A。具體為：（1）輸出電壓與轉(zhuǎn)速保持良好的線性關(guān)系；（2）剩余電壓（轉(zhuǎn)速為零時(shí)的輸出電壓）較??；（3）輸出電壓的極性和相位能反映被測(cè)對(duì)象的轉(zhuǎn)向；（4）溫度變化對(duì)輸出特性的影響?。唬?）輸出電壓的斜率大，即轉(zhuǎn)速變化所引起的輸出電壓的變化要大；（6）摩擦轉(zhuǎn)矩和慣性要小。雖然它們存在機(jī)械換向問(wèn)題，會(huì)產(chǎn)生火花和無(wú)線電干擾，但它的輸出不受負(fù)載性質(zhì)的影響，也不存在相角誤差，所以在實(shí)際中的應(yīng)用也較廣泛。ZYSA型永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī)適用于一般正常工作環(huán)境。產(chǎn)品規(guī)格：功率500W，電壓DC（直流）220V，轉(zhuǎn)速11800轉(zhuǎn)可調(diào)，尺寸長(zhǎng)度250MM 出軸直徑16MM。 PI調(diào)節(jié)器的原理線路 由于A點(diǎn)為“虛”地，可寫(xiě)出下式： (43) (44) 因i0=i1整理后得： (45) 當(dāng)輸入階躍信號(hào)時(shí)，則： (46) 式中Kp=R1/R為PI調(diào)節(jié)器比例部分放大系數(shù)，τ=R0C1為調(diào)節(jié)器積分時(shí)間常數(shù)。在初始條件為零時(shí)，取式(45)兩側(cè)的拉式變換，得PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)： (47) 令τ1=Kpτ則： (48) 式中τ1=Kpτ=R1C1為PI調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù) [4]。這種情況發(fā)生在調(diào)節(jié)對(duì)象的滯后時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)τi時(shí)，由于Uex的緩慢上升，引起ΔU的緩慢下降，盡管KpΔU在下降，但積分部分U1使Ua仍繼續(xù)增長(zhǎng)。 主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)上電初始化后，首先進(jìn)行按鍵掃描，若有按鍵按下，則讀取按鍵值，更新設(shè)定速度。CH451初始化程序包括芯片內(nèi)部復(fù)位、芯片參數(shù)設(shè)置、讀取按鍵代碼。 [6]。Kp、Ti兩個(gè)參數(shù)的設(shè)定是PI控制算法的關(guān)鍵問(wèn)題。研究直流電機(jī)的控制和測(cè)量方法，對(duì)提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。 Transducers, 2011, (6), [26] GamazoReal Jose Carlos,VazquezSanchez Ernesto,GomezGil and Speed Control of Brushless DC Motors Using Sensorless Techniques and Application , 2010, (7), [27] Ping He , Wei Shang , Huiqi Methods of SmallScale Speed Regulating Handle Based on Hall Element[J]. Procedia Engineering, 2011, , 致謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，首先真誠(chéng)地感謝遼寧工業(yè)大學(xué)為我提供了寶貴的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和安靜舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，在校園里收獲的不僅僅是寶貴的知識(shí)和真摯的師生友誼，更多的是接受了濃郁厚重的工大人文底蘊(yùn)的熏陶，這段時(shí)光將永遠(yuǎn)在我心中銘記。 unsigned char i。 load delayus1000。 LCD_write_mand(0x0c)。 //指令 LCD_RW=0。 mid=39。 //允許 delay_100us( )。 if(y==1) address=0x80+x。 ch451_load=1。 //設(shè)置下降沿觸發(fā) PX1=1。 //開(kāi)顯示}//*****************寫(xiě)CH451函數(shù)****************//void ch451_write(unsigned int mand) { uchar i。 IT1=1。 LCD_write_mand(address)。 delay_100us( )。+dat。 delay_100us( )。 LCD_write_mand(0x06)。}void delay_2ms(void){ int delayms。//存放鍵盤(pán)中斷中讀取的鍵值 void LCD_write_mand(uchar dat)。//串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘上升延激活define din ////////////////////////////////////////PI參數(shù)///////////////////////////////////////// char value_arr _Give, value_arr, value_motor, value_motor _Give。尤其是我的指導(dǎo)老師董玉林老師，他以淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍，指引著我沿著正確的方向前進(jìn)。其特點(diǎn)是以單片機(jī)AT89C51為控制器，通過(guò)三相全控整流電路、按鍵和顯示電路等組成直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，利用PI控制算法，結(jié)合MATLAB仿真軟件建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了仿真。因此調(diào)試階段程序須得能隨時(shí)修改和記憶這兩個(gè)參數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換初始化設(shè)置包括片選端的設(shè)置、芯片時(shí)鐘端的設(shè)置和數(shù)據(jù)輸出端的設(shè)置， [5]。芯片上電時(shí)，CH451 總是被復(fù)位，此時(shí)各個(gè)寄存器均復(fù)位為0，各種參數(shù)均恢復(fù)為默認(rèn)值。若實(shí)測(cè)速度在設(shè)定范圍內(nèi)，則調(diào)用PI子程序，根據(jù)計(jì)算的差值對(duì)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。(3)偏差信號(hào)ΔU最初為突跳，隨著系統(tǒng)輸出Uex的迅速增長(zhǎng)而急劇下降。 采用PI調(diào)節(jié)器的閉環(huán)系統(tǒng)，Wa(s)為調(diào)節(jié)對(duì)象的傳遞函數(shù)Wpi(s)為PI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)，Uin和Uex為系統(tǒng)輸入和輸出信號(hào)。在突加輸入信號(hào)時(shí)，由于電容C1兩端電壓不能突變，相當(dāng)于兩端瞬時(shí)短路，在運(yùn)算放大器反饋回路中只剩下電阻R1，相當(dāng)于一個(gè)放大系數(shù)為Kp的比例調(diào)節(jié)器，在輸出端立即呈現(xiàn)電壓KpUin，加快了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程，發(fā)揮了比例控制的長(zhǎng)處。傳遞函數(shù)為： (42)當(dāng)e固定時(shí)，積分環(huán)節(jié)有累加e的作用，使u越來(lái)越大，可減少靜差。一般使用于海拔超過(guò)1000米，周?chē)淇諝獠怀^(guò) +40℃時(shí)可連續(xù)工作。本設(shè)計(jì)采用的是ZYSA永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)。 Ua 0 n在實(shí)際應(yīng)用中，不同的自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的性能要求各有所側(cè)重。 ACS712與TLC1543的接口電路 電壓環(huán)檢測(cè)電路電壓檢測(cè)電路的作用是將檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋到單片機(jī)，讓單片機(jī)來(lái)進(jìn)行PI運(yùn)算。通過(guò)將磁性信號(hào)盡量靠近霍爾傳　感器來(lái)實(shí)現(xiàn)器件精確度的最優(yōu)化。電流傳感器采用的是Allegro公司新推出的一種線性電流傳感器，該器件內(nèi)置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測(cè)的交流或直流電流成比例的電壓。也即是3. 33ms；那么。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文定義了一個(gè)長(zhǎng)度為180 的數(shù)組,它對(duì)應(yīng)于觸發(fā)延時(shí)角α從0~180 度的變化。來(lái)自單片機(jī)P1. 0 ~P1. 5 的六路較弱的脈沖信號(hào)輸入到反相器74HC04，經(jīng)過(guò)光電隔離器4N25 隔離輸出，最后經(jīng)過(guò)脈沖變壓器TB1 放大輸出到相應(yīng)晶閘管的門(mén)極g 和陰極k. 所示，六路觸發(fā)脈沖形成過(guò)程如下。時(shí)，Ud波形均連續(xù)，對(duì)于帶大電感的反電動(dòng)勢(shì)，id波形由于電感的作用為一條平滑的直線并且也連續(xù)。的每一段線電壓因此推遲30176。.12給出了α=30176。在分析Ud的波形時(shí)，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角α=0176。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離（可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響）。 A/ [5]。電機(jī)的轉(zhuǎn)速被測(cè)速發(fā)電機(jī)被采集，測(cè)速發(fā)電機(jī)會(huì)將此時(shí)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓值，該電壓值經(jīng)過(guò)匹配后送入A/D轉(zhuǎn)換器。不包括背光電流；（4）模塊最佳工作電壓：5V；（5）字符尺寸：(WH)mm。第7~14腳：D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫(xiě)的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 CH451與矩陣鍵盤(pán)的連接 按鍵編碼按鍵代碼DIG7DIG6DIG5DIG4DIG3DIG2DIG1DIG0 SEG047H46H45H44H43H42H41H40H SEG14FH4EH4DH4CH4BH