【正文】 變?yōu)槿鐖D 的 d 所示的單位脈沖函數(shù) 時，環(huán)節(jié)的響應(yīng)即為該環(huán)節(jié)的脈沖過渡函數(shù)。同樣，由于開關(guān)頻率高,快速響應(yīng)特性好,動態(tài)抗干擾能力強，可以獲得很寬的頻帶；開關(guān)器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，因此主電路損耗小、裝置效率高；直流電源采用不可控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。方案二：采用 AT89S51 作為系統(tǒng)控制的方案。 速度采集模塊設(shè)計方案本系統(tǒng)是一閉環(huán)控制系統(tǒng)，在調(diào)節(jié)過程中需要將設(shè)定與當(dāng)前實際轉(zhuǎn)速進行比較，速度采集模塊就是為完成這樣功能而設(shè)計的，其設(shè)計方案以下三種：方案一：采用霍爾集成片。按鍵的工作狀態(tài)不會影響其它按鍵上的輸入狀態(tài)。其中輸出腳（SENSEAP0.～ 12864LCD顯 示 模 電 機 驅(qū) 動 模 ～ 鍵 盤 ～ ～ ～ 3H0～ 3 P3./IT1 電 機轉(zhuǎn) 速 檢 測四 輸 入 與 門湖南電子電氣網(wǎng) 21A1A2SEN1 11Y12 1Y23Vs4 1A1 51EN61A2 7GND8Vcc92A1 102A2 122EN112Y113 2Y214SEN2 15U5L298ND4D3D1D2C10 20μFC9 20μF+5V+12V+12VR1470R2 5KR45KR3470R5470MG1和 SENSEB?）用來連接電流檢測電阻，Vss 接邏輯控制的電源。湖南電子電氣網(wǎng) 250)]2()1(2)([([uneneKKDIP???t=?計 算 r=n/120計 算 v=(r/)*60返 回NY4 軟件設(shè)計 算法實現(xiàn) PID 算法本系統(tǒng)設(shè)計的核心算法為 PID 算法，它根據(jù)本次采樣的數(shù)據(jù)與設(shè)定值進行比較得出偏差 ，對偏差進)(ne行 P、I 、D 運算最終利用運算結(jié)果控制 PWM 脈沖的占空比來實現(xiàn)對加在電機兩端電壓的調(diào)節(jié) [10]，進而控制電機轉(zhuǎn)速。共 64 列，DB5DB0 取不同值得到 03FH（164 ） ，代表某一頁面上的某一單元地址，列地址計數(shù)器在每一次讀／寫數(shù)據(jù)后它將自動加一。（6）電路仿真 點仿真按鍵，按照前面介紹的系統(tǒng)使用方法進行仿真。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù) ， 越大，積分作用越弱，反之則越強；ITI（3）微分環(huán)節(jié)：能反映偏差信號的變化趨勢（變化速率） ，并能在偏差信號的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，湖南電子電氣網(wǎng) 34減少調(diào)節(jié)時間。 en1=0。Disp_Chinese(0,32,ji)。Disp_Chinese(3,32,ji)。Disp_Chinese(6,32,xiao)。 left()。 right()。 left()。 left()。 for(flag=0,n=0。Disp_Digit(2,36,s[n])。) { left()。Disp_Digit(2,36,s[0])。 right()。 left()。 right()。 right()。Disp_Chinese(6,0,heng)。Disp_Digit(0,56,dd)。Disp_Chinese(0,0,dan)。 IT0=1。小慣量如：一個小電機閉環(huán)控制，一般 P 在（10 ）之間,I 在（0、5）之間,D 在（、1）之間,具體參數(shù)要在現(xiàn)場調(diào)試時進行修正。本設(shè)計所需選用的元器件如下： ①AT89C51:單片機②RES 、RXRESPACK8:電阻、排阻、上拉電阻 圖 Proteus 元器件選取界面③CRYSTAL :晶振 ④CAP、CAPELEC:電容、電解電容⑤7807812:5V、12V 三端穩(wěn)壓塊⑥IN4007：二極管⑦AMPIRE128 64：液晶顯示器?⑧OPTOCUPLERNPN：光電耦合器⑨BOUTTON：按鍵⑩MOTORENCODER：直流電機放置元器件、放置電源和地、連線，得到附錄Ⅱ所示的系統(tǒng)整體電路，最后進行電氣檢測。（3）顯示起始行設(shè)置D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 1 1 顯示起始行（ 0~63）指令表中 DB5～DB0 為顯示起始行的地址，取值在 0～3FH（1～64 行）范圍內(nèi)，它規(guī)定了顯示屏上最頂一行所對應(yīng)的顯示存儲器的行地址。 20 K 背光電源（）714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 有些型號的模塊 120 腳為空腳12864 液晶顯示器與單片機的連接電路如圖 所示：圖 顯示模塊電路圖湖南電子電氣網(wǎng) 240 1 2 34 5 6 78 9 傳傳傳 傳傳傳傳 傳傳 傳傳 傳傳H0H1H2H3L0L1L2L3 鍵盤電路設(shè)計根據(jù)設(shè)計需求，本系統(tǒng)中使用了 44 鍵盤用以實現(xiàn)對 P、I、D 三個參數(shù)和電機正反轉(zhuǎn)的設(shè)定，以及對電機啟動、停止、暫停、繼續(xù)的控制，其電路原理圖如圖 所示。采用 AT89S51 單片機作為核心器件，轉(zhuǎn)速檢測模塊作為電機轉(zhuǎn)速測量裝置，通過 AT89S51 的 口將電脈沖信號送入單片機處理，L298 作為直流電機的驅(qū)動模塊，利用 12864LCD 顯示器和 44 鍵盤作為人機接口。方案二：采用 1602LCD 液晶顯示器，該顯示器控制方法簡單，功率低、硬件電路簡單、可對字符進行顯示，但考慮到 1602LCD 液晶顯示器的屏幕小，不能顯示漢字，因此對于需要顯示大量參數(shù)的系統(tǒng)來說不宜采用。因此此中方案不宜采用。對于控制器的選擇有以下三種方案。例如改變電樞回路電阻調(diào)速只能實現(xiàn)有級調(diào)速，減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但這種方法的調(diào)速范圍不大，一般都是配合變壓調(diào)速使用。沖量即指窄脈沖的面積。通常，當(dāng)控制度為 時，就可以認為 DDC 與模擬控制效果相當(dāng)；當(dāng)控制度為 時，DDC 比模擬控制效果差。根據(jù)式（）不難看出 u(n1)的表達式，即 01 })]2()1([)({)1( uneTneeKnuiDIP ?????????（）湖南電子電氣網(wǎng) 9P I D位置算法控制器 被控對象r ( t )+e ( t ) uc ( t )P I D增量算法控制器 被控對象r ( t )+e ( t ) uc ( t )將式（）和式（）相減，即得數(shù)字 PID 增量型控制算式為)1()(???nunu )]2()1(2)[)(][ ????neneKeKDIP（） 從上式可得數(shù)字 PID 位置型?控制算式為 )(nu 0)]2()1(2)[)()]1()[ uneneneDIP ??????（）式中： 稱為比例增益；PK 稱為積分系數(shù)；IIT? 稱為微分系數(shù) [1]。實際經(jīng)驗和理論分析都表明，PID 控制能夠滿足相當(dāng)多工業(yè)對象的控制要求，至今仍是一種應(yīng)用最為廣泛的控制算法之一。在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。但是由于中國科技落后，為此，我們需要更進一步的學(xué)習(xí)、掌握與應(yīng)用先進的控制技術(shù)與解決方案，以提升設(shè)備性能、檔次與市場競爭力。s demand,but as the whole control process is fixed once the parameter has been set while practically the changes of those conditions like the system parameters and temperature of the environment prohibit the system from reaching its best control effect,so the analog PID controller barely has satisfied the development of puter technology and intelligent control theory ,the digital PID technology is thriving which can achieve the analog PID39。關(guān)鍵詞：數(shù)字 PID；PWM 脈沖；占空比；無靜差調(diào)節(jié)湖南電子電氣網(wǎng) 2Abstract In the motion control system,the control of electromotor39。目前，PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。?湖南電子電氣網(wǎng) 6比 例微 分積 分 執(zhí)行機構(gòu) 對象r ( t )+++u ( t )c ( t )e ( t )1 PID 算法及 PWM 控制技術(shù)簡介 PID 算法控制算法是微機化控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，整個系統(tǒng)的控制功能主要由控制算法來實現(xiàn)。為將模擬 PID 控制規(guī)律按式（ ）離散化，我們把圖 中 、 、)(trte、 在第 n 次采樣的數(shù)據(jù)分別用 、 、 、 表示，于是式)(tutc )(nre)(nuc（）變?yōu)?：= － )(e)(c（）當(dāng)采樣周期 T 很小時 可以用 T 近似代替， 可用 近似代替，dt )(tde)1()?ne“積分”用“求和”近似代替，即可作如下近似 Tnedt)1()(??（） ???tniee01)()(（）這樣，式（）便可離散化以下差分方程湖南電子電氣網(wǎng) 8 01 })]1()[)()({)( uneTneeKnuiDIP ??????（）上式中 是偏差為零時的初值,上式中的第一項起比例控制作用,稱為比例（P ）項0u,即 )(nP )()(neKuPp?（）第二項起積分控制作用,稱為積分（I）項 即)(I ??niIPI eTKnu1)()(（）第三項起微分控制作用,稱為微分（D）項 即)(nuD ]1[)(??eTKnuPD（）這三種作用可單獨使用(微分作用一般不單獨使用)或合并使用,常用的組合有:P 控制: 0)()(unuP??（）PI 控制 : 0)()(nIP（） PD 控制: 0)()()(unuDP??（）PID 控制: 0)()()(nunIP?（）式（）的輸出量 為全量輸出,它對于被控對象的執(zhí)行機構(gòu)每次采樣時)(nu刻應(yīng)達到的位置。kT③選擇控制度：所謂控制度就是以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將 DDC 的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較。 PWM 脈沖控制技術(shù)PWM(Pulse Width Modulation)控制就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)。f ( t )0tf ( t )0tf ( t )0tf ( t )0t a bcd湖南電子電氣網(wǎng) 13 圖 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形 直流電機的 PWM 控制技術(shù)直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速范圍廣，過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動系統(tǒng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。圖中控制器模塊為系統(tǒng)的核心部件，鍵盤和顯示器用來實現(xiàn)人機交互功能，其中通過鍵盤將需要設(shè)置的參數(shù)和狀態(tài)輸入到單片機中，并且通過控制器顯示到顯示器上。因此在本次設(shè)計選用方案二。湖南電子電氣網(wǎng) 18 顯示模塊設(shè)計方案在電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要對參數(shù)、工作方式以及電機當(dāng)前運行狀態(tài)的顯示，因此在整個系統(tǒng)中必須設(shè)計一個顯示模塊，考慮有三種方案：　 方案一：使用七段數(shù)碼管（LED）顯示。根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，采用方案二作為系統(tǒng)的供電模塊。湖南電子電氣網(wǎng) 22VSDORS/WEDB012DB345DB67CS12/RTVEAK 123456789102134516781920 (a) (b)圖 電機速度采集方案圖 傳感器輸出脈沖波形 顯示電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求要對系統(tǒng)各項參數(shù)和電機運行狀態(tài)進行顯示，因此在電路中加入顯示模塊是非常必要的。狀態(tài)字是了解模塊當(dāng)前工作狀態(tài)的唯一的信息渠道，在每次對模塊操作之前，都要D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 1 BUSY