【正文】 ***************************************************************///直流電機(jī)的pwm控制程序///功能：直流電機(jī)的速度控制，速度測(cè)試，速度顯示。沒(méi)有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。 dcm=feedback(dcm,Kb,1,1)。La=。在零初始條件下，將上面的等式兩邊進(jìn)行拉式變換，得 電壓與電流之間的傳遞函數(shù)： ＝ （54） 電流與電動(dòng)勢(shì)間的傳遞函數(shù)： ＝ （55）根據(jù)上面兩式并考慮n＝E／Ce 即可得到額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)得動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖53所示：Ud0（s）IdL（s）n(s)E(s)－＋I(xiàn)d（s）圖53 額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)得動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖前面的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)總由靜差是因?yàn)殡妷悍糯笃鳛楸壤糯笃鳎绻x用比例積分調(diào)節(jié)器（即PID調(diào)節(jié)器），PID調(diào)節(jié)器的輸出由兩個(gè)分量組成，一個(gè)是比例分量，一個(gè)是積分分量，它能隨時(shí)間對(duì)輸入信號(hào)的不斷積累，當(dāng)突加Uin時(shí)，相當(dāng)于放大倍數(shù)為Kp的比例調(diào)節(jié)器，當(dāng)Uin不為零時(shí)，積分作用將不斷作用下去，輸出積累上升，直到限幅最大值；一旦Uin＝0，輸出保持在此時(shí)的數(shù)值上，穩(wěn)態(tài)時(shí)PID調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)是它本身的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)，極大的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)使系統(tǒng)基本無(wú)靜差。 式中 (45) B= (46)由式看出，如果計(jì)算機(jī)采用恒定的采樣周期T,一旦確定了ABC只要使用前三次測(cè)量值的偏差，就可以由式求出控制增量。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。T0定時(shí)50ms，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為12MHz，機(jī)器周期為1us， 中斷子程序模塊中斷服務(wù)子程序完成實(shí)時(shí)性強(qiáng)的功能，如故障保護(hù)、PWM生成、狀態(tài)檢測(cè)和數(shù)字PID調(diào)節(jié)等,中斷服務(wù)子程序由相應(yīng)的中斷源提出申請(qǐng)，CPU實(shí)時(shí)響應(yīng)。 中斷程序設(shè)計(jì)外部中斷0模塊設(shè)計(jì)外部中斷0是故障中斷，優(yōu)先級(jí)最高。 num++。void init(){ TMOD=0x01。因此，首先必須明確定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路。0123456789取消確認(rèn)測(cè)速停車(chē) 圖38顯示器圖輸入給定轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：（1）轉(zhuǎn)速不足四位時(shí)，在前面加撥0湊夠四位；（2）轉(zhuǎn)速輸入錯(cuò)誤時(shí)，按取消鍵，顯示器清空，重新輸入值；（3）轉(zhuǎn)速輸入完成后，按確認(rèn)鍵。采用該芯片,可以大大簡(jiǎn)化單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì),并且減輕CPU的負(fù)擔(dān)。的二路脈沖經(jīng)異或門(mén)二倍頻再送入m1的計(jì)數(shù)器。為了在較寬的速度范圍內(nèi)獲得高精度和快速的數(shù)字測(cè)速，本設(shè)計(jì)使用每轉(zhuǎn)1024線的光電編碼器作為轉(zhuǎn)速傳感器，它產(chǎn)生的測(cè)速脈沖頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速有固定的比列關(guān)系，微機(jī)對(duì)該頻率信號(hào)采用M/T法測(cè)速處理。編碼盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向可以通過(guò)D觸發(fā)器的輸出信號(hào)Q來(lái)判斷。這里以三相編碼器為例來(lái)介紹增量式編碼器的工作原理及其結(jié)構(gòu)。但它也有好處，在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)仍然有高頻微震電流，從而消除了正、反向時(shí)靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用。當(dāng)時(shí)，、截止，但、不能立即導(dǎo)通，電樞電流經(jīng)、續(xù)流，這時(shí)。設(shè)電源電壓為V，那么電樞電壓的平均值為：Vout= [ t1 ( T t1 ) ] V / T = ( 2 t1 – T ) V / T = ( 2D – 1 )V (33)定義負(fù)載電壓系數(shù)為λ，λ= Vout / V, 那么 λ= 2D – 1 ；當(dāng)T為常數(shù)時(shí)，改變HIN為高電平的時(shí)間t1，也就改變了占空比D，從而達(dá)到了改變Vout的目的。其具體的操作步驟如下：電源經(jīng)VT 1至電動(dòng)機(jī)的正極經(jīng)過(guò)整個(gè)直流電機(jī)后再通過(guò)VT 4到達(dá)零電位，完成整個(gè)的回路。 IGBT型號(hào)選擇：（1）IGBT承受的正反向峰值電壓：Uirm﹦ （31）　　，可選IGBT的電壓為900V。IR2110的腳10可以承受2A的反向電流。高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)采用外部自舉電容上電，與其他驅(qū)動(dòng)電路相比，它在設(shè)計(jì)上大大減少了驅(qū)動(dòng)變壓器和電容的數(shù)目，使得MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化，而且它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)，還具有快速完整的保護(hù)功能。 AT89S52內(nèi)部具有看門(mén)狗定時(shí)器及3個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。單片機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)電路直流電機(jī)光電編碼器r被控量y給定量+速度反饋PWM矩形波 圖22直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)原理圖3硬件部分：AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。方案二：采用軟件延時(shí)方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷后，將有一定的誤差。 PWM 調(diào)速方法在PWM調(diào)速時(shí)，占空比是一個(gè)重要參數(shù)。本文所研究的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分組成。利用光電編碼器測(cè)得電機(jī)速度，把電壓信號(hào)反饋給單片機(jī)，在內(nèi)部進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出控制量完成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速控制。但是對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下公式： n=U/CcTR內(nèi)/CrCc (11)其中：U—電壓；—?jiǎng)?lì)磁繞組本身的電阻；—每極磁通(Wb)Cc—電勢(shì)常數(shù)；Cr—轉(zhuǎn)矩常量直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法可分為兩類(lèi)：勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。直流它具有優(yōu)良的調(diào)速特性,調(diào)速平滑、方便,調(diào)速范圍廣。因此，調(diào)速技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)在冶金、礦山、化工、交通、機(jī)械、紡織、航空等領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞： PWM信號(hào)；IR2110；PID運(yùn)算The Design Of Direct Current Motor Speed Regulation作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。參考文獻(xiàn)：[1] 求實(shí)科技 編著 單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航 人民郵電出版社 2006年[2] 單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教程 李雅軒等編 北京航空航天大學(xué)出版社 2006年[3] 電力電子技術(shù) 王兆安等編 機(jī)械工業(yè)出版社 2009年[4]電氣自動(dòng)控制原理與系統(tǒng) 陳渝光主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2007年 完 成 期 限 指導(dǎo)教師簽名： 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日5單片機(jī)控制直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。要求系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、急停、加速、減速的控制，以及PWM的占空比在LED上的實(shí)時(shí)顯示。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本系統(tǒng)中使用了光電編碼器對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，并且作為反饋值輸入到單片機(jī)進(jìn)行PID運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)速度的控制。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能如何對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，直流電機(jī)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 圖11 直流電動(dòng)機(jī)電路模型 不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。文章中采用了通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的發(fā)生，然后通過(guò)IR2110來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)為依托，根據(jù)PWM調(diào)速的基本原理，以直流電機(jī)電樞上電壓的占空比來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速，并通過(guò)單片機(jī)控制速度的變化。如圖所示： 圖21 PWM信號(hào)的占空比根據(jù)上圖，如果電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為，占空比為D=/T，則電機(jī)的平均速度為：，可見(jiàn)只要改變占空比D，就可以得到不同的電機(jī)速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 PWM 實(shí)現(xiàn)方式方案一：采用定時(shí)器做為脈寬控制的定時(shí)方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個(gè)us。從而達(dá)到對(duì)直流電機(jī)的較為精確的控制。IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。它把驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)和低壓側(cè)MOSFET或IGBT所需的絕大部分功能集成在一個(gè)高性能的封裝內(nèi)，外接很少的分立元件就能提供極快的功耗，它的特點(diǎn)在于，將輸入邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成同相低阻輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可以驅(qū)動(dòng)同一橋臂的兩路輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，工作電壓比較高，可以達(dá)到600V，其內(nèi)設(shè)欠壓封鎖，成本低、易于調(diào)試。兩路匹配傳輸導(dǎo)通延時(shí)為120ns，關(guān)斷延時(shí)為94ns。但這本設(shè)計(jì)中IGBT仍然是本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)的最理想器件。在HIN為高電平期間，VT VT 4導(dǎo)通，在直流電機(jī)上加正向的工作電壓。HIN信號(hào)的占空比為D=t1/T。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)時(shí)，晶體管、飽和導(dǎo)通而、截止，這時(shí)。這個(gè)交變電流的平均值等于零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電動(dòng)機(jī)的損耗這是雙極式控制的缺點(diǎn)。前者成為碼盤(pán)，后者稱(chēng)碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。增量式編碼器是專(zhuān)門(mén)了用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角位移的累計(jì)量。編碼盤(pán)輸出的z相脈沖用于復(fù)位計(jì)數(shù)器，每轉(zhuǎn)一圈復(fù)位一次計(jì)數(shù)器。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)的精度和快速性對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能影響極大。希望在低速獲得高精度測(cè)速值，于是利用光碼盤(pán)A，B兩相輸出在相位上互差90176。它是一種實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)輸入和段式數(shù)碼顯示控制的專(zhuān)用智能芯片。數(shù)字部分用來(lái)輸入給定轉(zhuǎn)速，控制部分用來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。故名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器由于PWM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)的核心是單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，而不同單片機(jī)的定時(shí)器具有不同的特點(diǎn)，即使是同一臺(tái)單片機(jī)由于選用的晶振不同，選擇的定時(shí)器工作方式不同，其定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系也不同。sbit PWM=P1^0。 TL0=(65536500)%256。此程序共有2個(gè)中斷源：外部中斷0，用于電機(jī)故障處理；外部中斷1，用于鍵盤(pán)輸入處理。T0用來(lái)定時(shí)，T1用來(lái)計(jì)數(shù)，T0和T1均工作于方式1。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。對(duì)三式稍作推導(dǎo)即得到下式。 ——額定勵(lì)磁下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)（／A），＝ ，將上述微分方程式加以整理可得 ＝ （53）其中 ＝L／R—————電磁時(shí)間常數(shù)； Tm＝———電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)；————過(guò)載電流（A）。在MATLAB命令窗口中輸入： Ra=。 dcm=ss(G2)*[G1,1]。致 謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，凝結(jié)了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。借此論文之際，我想向所有人表達(dá)我的最誠(chéng)摯的謝意，愿我們將來(lái)都越來(lái)越好。 ///占空比控制字uchar n=1。delays()。 TMOD=0X15。 ///允許定時(shí)器0中斷 ET1=1。 ///停止定時(shí) zc++。 } if(zc==15) { zc=0。i4。 } else if(i==3) ///顯示千位 { P0=zm[qw]。 TR0=1。 ///讀P1口 if(i==0xfe) ///第一個(gè)鍵按下 { delays()。 ///速度加((慢速) if(a=15) a=15。 if(i==0xdf) if(a3) ///速度減,(快速) a=am。 ///等待按鍵放下}學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于