【正文】 誤差，在控制器中必須引入 “積分項(xiàng) ”。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗擾不利。 控制采樣 采樣一數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)中，設(shè)采樣周期為 TS，采樣速率為 1/TS，采樣角頻率為 采樣周期 TS是設(shè)計(jì)者要精心選擇的重要參數(shù)，系統(tǒng)的性能與采樣周期的選擇有密切關(guān)系。 （ 5）從計(jì)算機(jī)精度考慮，采樣周期不宜過短。由此可見，浮點(diǎn)數(shù)的精度取決于尾數(shù)，尾數(shù)越長(zhǎng)，精度越高。在實(shí)際應(yīng)用中，需要有一個(gè)程序來完成把一個(gè)非規(guī)格化數(shù)變成規(guī)格化數(shù)的操作。 浮點(diǎn)數(shù)加、減 法處理子程序 FABP 功能：把 R6R2R3 和 R7R4R5 的兩個(gè)三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行相加或相減，結(jié)果存放到 R4R2R3中。 三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為雙字節(jié)整數(shù)子程序 FINT 功能：將 R0 指向的內(nèi)部 RAM 中的三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)取整， 16 為的整數(shù)絕對(duì)值送 R2R3,符號(hào)存于位單元 3CH。在本課題的設(shè)計(jì)中，采用 8155 進(jìn)行 I\O口的擴(kuò)展。 在設(shè)計(jì)過程中，我感覺在最需要注意的是： PID控制。 我們還學(xué)會(huì)了系統(tǒng)地分析問題，科學(xué)地解決問題 :在剛開始畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們的工作缺乏系統(tǒng)和合作，一度導(dǎo)致進(jìn)展很慢。置減法標(biāo)志位 LCALL FMLD ；取操作數(shù) LCALL FABP ；加法 RET FABP: MOV A,R6 MOV C, MOV 38H,C ；保存被加數(shù)符號(hào) XRL A,R7 JNB ,FA1 CPL 3AH ；兩數(shù)異號(hào)，取反運(yùn)算標(biāo)志 FA1: MOV A,R6 MOV C, ；擴(kuò)展階碼為雙符號(hào)位 MOV ,C MOV R6,A MOV A,R7 MOV C, MOV ,C MOV R7,A CLR C MOV A,R6 SUBB A,R7 JZ FA2 CLR CLR 39H JB ,FA5 CJNE R4,0,FA6 CJNE R5,0,FA6 FA2: JB 3AH,FA8 MOV A,R3 ；執(zhí)行尾數(shù)加法 ADD A,R5 MOV R3,A MOV A,R2 ADDC A,R4 25 MOV R2,A JNC FA4 SETB 39H CLR C FA3:CLR LCALL FSDT FA4: CJNE R2,0,FAA CJNE R3,0,FAA MOV R4,41 RET FAA: MOV A,R6 。在設(shè)計(jì)后期我注重設(shè)計(jì)中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，如重視我在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的每一個(gè)錯(cuò)誤，如何在設(shè)計(jì)中做好工作筆記等等。 4～ 20mA 的電流信號(hào)，在數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入或輸出端加上電流和電壓的轉(zhuǎn)換電路。 D觸發(fā)器有 2分頻的功能，所以 2M 的 ALE 到 512K 的 ADC0809要進(jìn)行四分頻，需要兩個(gè) D觸發(fā)器，接線圖如下： 19 圖 2－ 10 在這次設(shè)計(jì)中，我非常感謝我們的指導(dǎo)老師 老師，正是因?yàn)槔蠋煂?duì)我們的不倦指導(dǎo)才能讓我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)各自的優(yōu)勢(shì)并對(duì)于我們的疑難問題一一悉心教誨，我們才能成功完成這個(gè)課題。 我們需要的也是 4～ 20mA 的電流控制信號(hào)，所以就需要將 DAC0832 所輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 4～ 20mA 的電流 信號(hào)。 14 浮點(diǎn)數(shù)加法子程序 FADD 功能： R0 指向的三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)和 R1 指向的三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)相加，結(jié)果存放在 R4R2R3 中，并保持 R0R1 的內(nèi)容不變。如是 0，則把尾數(shù)左移一位，階碼減 1 再循環(huán)判斷；如果是 1 則操作結(jié)束。浮點(diǎn)數(shù)的符號(hào)有不同的表示方法：用尾數(shù)最高位作為符號(hào)位，其中又可分為原碼或補(bǔ)碼；用階碼的最高位作為符號(hào)位，用原碼表示尾數(shù)。 綜合上述各因素，選擇采樣周期，應(yīng)在滿足控制系統(tǒng)的性能要求的條件下， 盡可能地選擇低的采樣速率。 （ 1） 香農(nóng)（ Shannon）采樣定理 （ Wmax被采樣信號(hào)的上限角頻率） 給出了采樣周期的上限。微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié) 規(guī)律相結(jié)合，組成 PD 或 PID 控制器。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。比例控制是按比例系統(tǒng)的偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減小誤差。這種算法得出控制量的全量輸出 u（ k），是控制量的絕對(duì)數(shù)值。 PID 控制流程 圖 2－ 1 PID 控制，就是取偏差的比例、積分、微分的組合控制。 模糊 PID 控制是利用當(dāng)前的控制偏差和偏差，結(jié)合被控過程動(dòng)態(tài)特性的變化，以及針對(duì)具體過程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)一定的控制要求或目標(biāo)函數(shù)，通過模糊規(guī)則推理，對(duì)PID 控制器的三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整。對(duì)于一個(gè)模擬控制系統(tǒng)，若 用 PID 算法，可以用有源網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)調(diào)節(jié)儀表就能實(shí)現(xiàn)。選擇什么算法施加于單片機(jī)控制系統(tǒng)，是每個(gè)單片機(jī)開發(fā)者必須準(zhǔn)確回答的 問題。經(jīng) DA轉(zhuǎn)換，就輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的電流。 DA 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電路構(gòu)成無太大差異，一般按輸出是電流還是電壓、能否作乘法運(yùn)算等進(jìn)行分類。 ADC0809 的多路編碼 A，B， C 直接與 P0。 主要系統(tǒng)設(shè)置 A\D 轉(zhuǎn)換 計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)大多數(shù)是采樣 數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、損耗低、可靠性高。產(chǎn)業(yè)化的高精度張力控制器 ，采用復(fù)合張力控制方案，即先根據(jù)間力控制算法確定所需的電流，同時(shí)考慮各種補(bǔ)償使間接控制盡可能準(zhǔn)確，然后利用直接張力控制進(jìn)行微調(diào)。 微型電腦 單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用 2 的各種智能 IC 卡， 汽 車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制， 還有 自動(dòng)控制領(lǐng)域 ,都不能離開單片機(jī)控制了 。本課題就是運(yùn)用單片機(jī)來檢測(cè)控制張力系統(tǒng)， 通過角度傳感器、 A\D 轉(zhuǎn)換、 PID 控制、 D\A轉(zhuǎn)換 ,最終達(dá)到速度控制的目的。在塑料線編織袋制作行業(yè)中，每間工廠通常都有塑料線卷取機(jī)械設(shè)備，在同一臺(tái)機(jī)械設(shè)備中含有多臺(tái)塑料卷取機(jī)構(gòu)，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量防止斷線和堆線，必須對(duì)每臺(tái)塑料線卷取機(jī)構(gòu)進(jìn)行恒張力控制 .帶鋼質(zhì)量的優(yōu)劣主要由板厚和板形來衡量，而板形和板厚在很大程度上取決于張力控制，因此適當(dāng)?shù)膸т搹埩κ潜ＷC軋制過程正常進(jìn)行的條件和提高軋制產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。張力控制以模擬運(yùn)放作運(yùn)算處理單元，以 LED 數(shù)碼管顯示設(shè)定張力、實(shí)時(shí)張力、輸出 電流，電流輸出單元采用了開關(guān)型穩(wěn)流電源。 設(shè)計(jì)中使用到的元件包括：角度傳感器， XTR101， DAC0832， 89S25， 8155， ADC0809，SLK。主機(jī)的頻率為12MHZ，經(jīng)過兩個(gè) D觸發(fā)器分頻后得到 ADC0809 所需的時(shí)鐘信號(hào)。在本課題的設(shè)計(jì)中，選用 DAC0832。每當(dāng)主機(jī)對(duì) 0832 進(jìn)行一次寫操作，把一個(gè) 8位二進(jìn)制數(shù)數(shù)字量輸出到 DAC0832 的輸入數(shù)據(jù)寄存器，鎖存于 DAC 寄存器。為了設(shè)計(jì)各類控制系統(tǒng)，人們開發(fā)了許多控制算法。最后要考慮現(xiàn)實(shí)的問題。具有不依賴系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型和控制器參數(shù)在線自動(dòng)調(diào)整等特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化具有較好的適應(yīng)性。與模糊 PID 控制和專家 PID 控制不同，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 PID 控制不是用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來整定 PID 的參數(shù)，而是用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接作為控制器，通過訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)間接地調(diào)整 PID 參數(shù)。算法中，為了求和，必須將系統(tǒng)偏差的全部過去值 e（ j）（ j=1， 2， 3， ... ， k）都存儲(chǔ)起來。 PID 參數(shù)的作用 比例 P 控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。積分項(xiàng)對(duì)誤差取關(guān)于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時(shí)，微分作用輸出為零。 采樣周期的選擇受多方面因素的影響 ,主要考慮的因素分析如下。 （ 6）從系統(tǒng)成本上考慮，希望采樣周期越長(zhǎng)越好。浮點(diǎn)數(shù)的大小，由階數(shù)來決定。在進(jìn)行規(guī)格化操作時(shí)，對(duì)原碼表示的數(shù)，一般是先判斷尾數(shù)的最高數(shù)值位是 0 還是 1。 入口時(shí)， bit3AH=0 時(shí)，為加；否則為減。 乘法子程序流程圖 FABP 16 圖 2－ 7 除法程序流程圖 浮點(diǎn)乘法 計(jì)算積的符號(hào) 對(duì)尾數(shù) 執(zhí)行定點(diǎn)小數(shù)乘法 階碼相加，送符號(hào) 對(duì)積規(guī)范化 返回 17 圖 2－ 8 輔助電路： 電流變換電路 智能儀表常常要以電流的方式傳輸，這是因?yàn)樵陂L(zhǎng)距離傳輸信號(hào)時(shí)容易引入干擾，而電流信號(hào)的傳輸，它有較強(qiáng)的抗干擾能力，工業(yè)上的許多儀表都是輸出電流信號(hào)，例如， DDZⅡ型儀表以 0～ 10mA 的電流作為聯(lián)絡(luò)信號(hào)， DDZ－Ⅲ為 4～ 20mA，但大多數(shù)放大器、 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出為電壓信號(hào)，因襲，必須經(jīng)過電壓 /電流轉(zhuǎn)換電路，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。 8155 是可編程 RAM\IO擴(kuò)展接口電路，有 256 個(gè) RAM 存儲(chǔ)單元，兩個(gè) 8 位口，一個(gè) 16 位口，一個(gè) 14 位定時(shí)器