【正文】 時(shí)間過(guò)長(zhǎng)還會(huì)影響控制系統(tǒng)的快速性。所以，直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。根據(jù)采樣控制原理的結(jié)論：沖量相等效果相等，所以脈寬調(diào)制波形和正弦半波效果是等效的。在采樣控制原理中有一個(gè)非常重要的結(jié)論：如果沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性環(huán)節(jié)的控制結(jié)構(gòu)上時(shí)，效果基本相同。所以數(shù)字化和智能化成為了目前的發(fā)展方向。此外，為了滿足小功率的直流電動(dòng)機(jī)的使用需求，直流電機(jī)的專用集成芯片被一些廠商設(shè)計(jì)了出來(lái)，例如Ns公司推出了專門驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)H橋的LMDl8200，其最高工作電壓達(dá)到了55V，最高峰值電流達(dá)到了6A，連續(xù)輸出的平均電流達(dá)了3A。由于生產(chǎn)機(jī)械和工藝流程的不同，對(duì)于電能轉(zhuǎn)換的電動(dòng)機(jī)也提出了各種各樣的控制指標(biāo)，一些要求能迅速啟動(dòng)、制動(dòng)，正傳和反轉(zhuǎn)；一些要求電動(dòng)機(jī)能夠低速穩(wěn)定運(yùn)行；一些要求電動(dòng)機(jī)啟、制動(dòng)平穩(wěn)，并能準(zhǔn)確的停在設(shè)定的位置。同時(shí)用ACS712D電流傳感器將電流轉(zhuǎn)換為成比例的電壓，輸出的電壓信號(hào)通過(guò)TLC549A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)（AT89C51）實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán)控制。但以往的直流調(diào)速是用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以制作成本高，由于器件溫度的漂移，對(duì)控制精度產(chǎn)生的很大的影響，對(duì)于一些復(fù)雜的，非線性控制規(guī)律難以實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞： 脈沖寬度調(diào)制；單片機(jī)；直流調(diào)速AbstractDC motor with easy adjustment, good dynamic performance, in the industry has been widely used. But due to the application of analog circuits to achieve, so the production cost is high, be influenced by temperature drift of devices, the control precision of the great impact, for some plex, nonlinear control law is difficult to achieve. Along with the electric power electronic technology, data processing and the development of the puter, the digital PID control also got swift and violent development. It can not only realize the traditional speed regulating device of a task, and convenient maintenance, easy maintenance, algorithm is flexible, stability is strong wait for an advantage more and more extensive application.The design is based on the digital PI control algorithm for the basic, with single chip microputer ( AT89C51) as the core, to generate adjustable duty ratio PWM wave, through a power amplifying and driving circuit for DC motor speed control. Using photoelectric encoder for speed detection, feedback to the micro controller ( AT89C51), to achieve closedloop speed control. At the same time with the ACS712D current sensor converts the current into a voltage proportional to the output voltage signal, through the TLC549A/D converter, converts the digital signal into the micro controller ( AT89C51) to realize the current closed loop control. In the design by the use of LCD1602 in speed, steering display, through the button on the input control. The DC speed control system has high reliability, easy to control .Key words : PWM wave。近年來(lái)，直流電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制方式都有了巨大的改變。綜合以上所述研究大功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置意義重大。由于外國(guó)產(chǎn)品價(jià)格昂貴，所以國(guó)產(chǎn)全數(shù)字控制直流調(diào)速裝置的發(fā)展有一定的空間。根據(jù)上面理論我們就可以用不同寬度的矩形波來(lái)代替正弦波，通過(guò)對(duì)矩形波的控制來(lái)模擬輸出不同頻率的正弦波。要改變等效后正弦波輸出的幅值時(shí)，只要按相同的比例系數(shù)改變各個(gè)脈沖的寬度就可實(shí)現(xiàn)，因此在交－直－交變頻器中，采用不可控二極管就可以進(jìn)行整流，直流側(cè)電壓的幅值就是脈寬調(diào)制逆變電路輸出的脈沖電壓?，F(xiàn)在，在該領(lǐng)域中大部分應(yīng)用的是數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)。已知旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出N個(gè)脈沖（N=1024），在被系統(tǒng)中用單片機(jī)的INT0（）對(duì)在檢測(cè)周期內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)進(jìn)行記數(shù)，記數(shù)值是則轉(zhuǎn)角可以表示成： （24） 已知單片機(jī)的時(shí)鐘頻率是，用單片機(jī)INT1()在檢測(cè)周期T內(nèi)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)值為,則檢測(cè)周期T可以寫成： （25） 檢測(cè)周期T內(nèi)被測(cè)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角，則有： （26）綜合式（24）,式（25）和（26）求出被測(cè)轉(zhuǎn)速為： （27） 控制系統(tǒng)方案的選擇 單閉環(huán)系統(tǒng)的組成和分析在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中如圖23所示，應(yīng)用了PI調(diào)節(jié)器之后可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差控制，應(yīng)用了電流截止負(fù)反饋環(huán)用來(lái)限制電流的沖擊，避免出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象。所以為了滿足控制要求本設(shè)計(jì)采用了雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)。因此電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器所構(gòu)成的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在這種控制要求下產(chǎn)生了[4]。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： （29） 式中 ——電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) ——電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)表2 1 典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 參數(shù)關(guān)系KT阻尼比超調(diào)量0%%%%%上升時(shí)間峰值時(shí)間相角穩(wěn)定裕度截止頻率 檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：，參表21的典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。當(dāng)某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)輸出的直流電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，該線電壓即向電容供電，也向負(fù)載供電。電源電路設(shè)計(jì)如圖33所示。 （4）XTAL1：反向振蕩器的輸入，與外部晶振相連?！　? （5） IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)。要想得到較大功率的脈沖信號(hào)，必須對(duì)第二級(jí)放大后的輸出信號(hào)進(jìn)行電流放大，這里選用兩只JFET管組成一對(duì)達(dá)林頓管進(jìn)行電流放大。其中，817C是低頻率的光電隔離器，與DIR1和DIR2連接，用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向；PS9713是快速光電隔離器，開(kāi)關(guān)頻率相對(duì)較高，與PWM1和PWM2連接，用來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以能夠很方便的判斷方向，而Z相位每一轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用作基準(zhǔn)點(diǎn)定位，它的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，平均機(jī)械壽命長(zhǎng)，很強(qiáng)的抗干擾能力，可靠性高，所以本設(shè)計(jì)選用增量型編碼器。具有低噪聲，響應(yīng)時(shí)間快能，使用方便，性價(jià)比高等特點(diǎn)。圖312 電流轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換電路 按鍵和顯示模塊 顯示電路在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，要對(duì)電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示，這樣便于操作人員進(jìn)行控制，所以顯示電路的設(shè)計(jì)也是非常必要的。在本設(shè)計(jì)中共用了5個(gè)按鍵，名稱和功能等如下，電路圖如圖314所示。void delay(uchar t) //延時(shí)函數(shù){ while(t)。}if(Speed==0) //加速鍵按下Void delay(uchar t) //延時(shí)去抖if(Speed==0) { void delay(uchar t)i=i+5。YN是否寫16次？ 是否寫16次？ 寫 數(shù) 據(jù) 行 + 1 寫 數(shù) 據(jù) 開(kāi) 始 初始化LCD 延 時(shí) 20ms 寫LCD指令N寫 顯 示 行 列 地 址Y取顯示首地址讀數(shù)據(jù)并顯示返 回圖45 LCD顯示流程圖 雙閉環(huán)PI控制軟件的設(shè)計(jì) 主 程 序 初 始 化 電流環(huán)采 樣時(shí)刻到Y(jié)判斷正反轉(zhuǎn)？N速度環(huán)采樣時(shí)刻到Y(jié)N 顯 示 正 反 轉(zhuǎn)調(diào)用速度環(huán)計(jì)算子程序單片機(jī)對(duì)光電編碼器送來(lái)的脈沖進(jìn)行計(jì)算調(diào)用電流環(huán)計(jì)算子程序 轉(zhuǎn) 速 顯 示 計(jì)算T0啟 動(dòng) 停 止 處 理圖46 雙閉環(huán)控制流程圖在雙閉環(huán)控制程序中，先對(duì)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行電流和速度進(jìn)行采樣，分別調(diào)用電流環(huán)和速度環(huán)子程序進(jìn)行控制。}else if(I_U=500) = 500。 //轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置if((SPEEDSTEP)==0){N = SPEEDTMP*KSPEED。 N_ELPI = I_REFN_U。 JinWoo speed control with an acceleration observer for a permanent magnet synchronous motor [J].Nonlinear Dyn2010,67(13): 1317.[13] Jia Zhenyuan, Liu Huifang Wang on the puter digital control system of giant magnetostrictive actuator[M].Key Laboratory for Precision and Nontraditional Machining Technology of Ministry of March ,2009:2325.[14] Prachya Mruetusatorna, Mohamed R. Mahfouzb, Jie (Jayne) dynamic control for DC electroosmotic devices[J] . The University of Tennessee, Knoxville, TN 37996, USA. 24 June 2008：5158．附錄 程序清單一 LCD顯示程序Void LCD1602( )sbit RS=P3^5。j++)。 RS=0。 //將忙碌標(biāo)志電平賦給result E=0。 //空操作兩個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 Lcd_Data=dictate。 _nop_()。 //E置低電平(寫指令時(shí)就是讓E從0到1發(fā)生正跳變所以應(yīng)先置0 Lcd_Data=y。 _nop_()。 Lcd_WriteCom(0x38)。 Lcd_WriteCom(0x38)。 Lcd_WriteCom(0x38)。 Lcd_WriteCom(0x01)。 while(string1[Lcd_i]!=39。 //1602初始化 while(1) { hanying_show()。 if(speed==1500) speed=1500。di()。 if(s4==0) { flag1=~flag1。 } else { read_alarm()。i39。