【正文】 數(shù)值就將存入FIFO隊(duì)列，CAPFIFO寄存器中相應(yīng)的狀態(tài)位可自動(dòng)調(diào)整以反映FIFO隊(duì)列的新標(biāo)志[13]。本程序設(shè)定的捕獲中斷程序由捕獲的方波脈沖上升沿觸發(fā)，每觸發(fā)一次上升沿，程序中的全局變量count就加1，然后再通過(guò)算法計(jì)算，把一秒鐘內(nèi)捕獲到的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化成當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速值，最后予以顯示[16]。流程圖如圖44所示。圖44 捕獲中斷流程圖 PID控制算法在絕大多數(shù)工業(yè)控制中，例如過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、速度伺服控制以及位置伺服控制，使用最多的控制方法一般是PID控制。雖然當(dāng)前控制理論和控制技術(shù)在信急技術(shù)、集成電路制造技術(shù)高速發(fā)展的推動(dòng)下有了很大的發(fā)展，例如自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制以及最優(yōu)控制等很多現(xiàn)代控制方法都得到廣泛的應(yīng)用，但是數(shù)字PID控制仍然是一種穩(wěn)定的、可靠的、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的、使用廣泛的控制方法[9]。PID控制是技術(shù)最成熟的一種控制方法，特別是在控制對(duì)象的模型未知或難以建立時(shí)，常常采用PID控制方法。PID控制原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便，并且適應(yīng)性廣，其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變化不是很敏感，因此在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。 PID控制原理PID控制即比例（Proportional）、積分（Integrating）、微分（Differentiation）控制。在PID控制系統(tǒng)中，完成PID控制規(guī)律的部分稱為PID控制器[9]。它是一種線形控制器，用輸出y(t)和給定量r(t)之間的誤差的時(shí)間函數(shù)e(t)=r(t)y(t)。PID控制器框圖如圖45所示。圖45 PID控制算法框圖實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)受控對(duì)象的特性和控制的性能要求，靈活地采用不同的控制組合，如：比例（P）控制器： （41）比例＋積分（PI）控制器： （42）比例+積分+微分（PID）控制器： （43）公式中，Kp為比例運(yùn)算放大系數(shù)，Ti為積分時(shí)間，Td為微分時(shí)間。 系統(tǒng)PID控制任何電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)都以轉(zhuǎn)速為定量，并使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速跟隨給定值進(jìn)行控制。為了使系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能，通常要構(gòu)建一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)[12]。本設(shè)計(jì)是一個(gè)對(duì)電機(jī)進(jìn)行PID的控制系統(tǒng)，采用經(jīng)典的數(shù)字增量式PID控制算法。所謂增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的控制量是增量，而不是位置量的絕對(duì)數(shù)值時(shí)，可以使用增量式PID控制算法進(jìn)行控制。增量式PID控制算法可以由公式推導(dǎo)出，得到控制器的第k1個(gè)采樣時(shí)刻的輸出值為： （44）并由（44）得到增量式PID控制算法公式為： （45）其中由（45）可以看出，如果計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期T，一旦確定A、B、C，只要使用前后三次測(cè)量的偏差值，就可以由（45）求出控制量。增量式PID控制算法與位置式PID算法相比，計(jì)算量小得多，因此在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中基于L F2407的PID控制器的實(shí)現(xiàn)框圖如圖46所示。圖46 基于LF2407的PID控制器框圖從圖中可以看出被控電機(jī)的速度設(shè)定量由DSP給出，經(jīng)過(guò)DSP計(jì)算出控制量u (k)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行D/ A轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生模擬控制量u(t)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控電機(jī)速度的控制，而電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速c(t)通過(guò)A/ D轉(zhuǎn)換器送入DSP，使整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。 本章小節(jié)本章針對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與控制策略，以DSP的PID控制為核心進(jìn)行了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。本章采用模塊化設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建了系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)主要模塊的軟件流程進(jìn)行了詳盡的闡述，絕大部分功能都得到實(shí)現(xiàn)。第5章 系統(tǒng)總體調(diào)試 調(diào)試準(zhǔn)備在進(jìn)行DSP系統(tǒng)的調(diào)試之前需要做一系列的準(zhǔn)備工作，包括硬件準(zhǔn)備和軟件準(zhǔn)備工作。硬件主要包括DSP2407 開(kāi)發(fā)板、DSP 仿真器和一臺(tái)調(diào)試仿真用的PC機(jī)。開(kāi)發(fā)板使用的是明偉公司提供的TMS320LF2407，當(dāng)然需要外設(shè)的一些顯示電路、捕獲電路等；仿真器是TDS510 DSP仿真器 。外設(shè)電路通過(guò)自己一段時(shí)間的精心研究，基本搭建完畢，在大多是情況下滿足了各大模塊的硬件設(shè)計(jì)。 for C2000的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境[17]。CCS是TI公司DSP軟件的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在Windows下工作，類似于VC++的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境；采用圖形接口界面，有編輯工具和工程管理工具；它將匯編器、鏈接器、C/C++編譯器、建庫(kù)工具等集成在一個(gè)統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)平臺(tái)中；CCS所集成的代碼調(diào)試工具具有各種調(diào)試功能，能對(duì)TMS320系列DSP進(jìn)行指令級(jí)的仿真和可視化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析；同事具有豐富的輸入/出庫(kù)函數(shù)和信號(hào)處理庫(kù)函數(shù)。C2000在安裝成功之后，還需要進(jìn)行一系列的配置。這就需要按照芯片的類型和仿真器的種類進(jìn)行相應(yīng)的選擇。 系統(tǒng)調(diào)試在硬件和軟件都準(zhǔn)備充足的前提下，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的總體調(diào)試了。首先按照自己事先設(shè)計(jì)好的電路圖進(jìn)行連接，由于該系統(tǒng)較為復(fù)雜，模塊部分較多，排線的連接應(yīng)格外小心，對(duì)于每根排線的接頭我都是用絕緣的橡膠層包裹起來(lái)。線路連接好之后，將DSP與PC機(jī)通過(guò)仿真器連接起來(lái)，然后再給芯片上電。，編譯成功之后系統(tǒng)會(huì)生成一個(gè)out文件，該文件就相當(dāng)于單片機(jī)仿真的hex文件，只需要將此文件導(dǎo)入芯片中，程序就可以在DSP上運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)了。在導(dǎo)入文件之前必須確保DSP與PC機(jī)的連接已經(jīng)被系統(tǒng)識(shí)別，這就需要準(zhǔn)確無(wú)誤的將TDS510 DSP仿真器的驅(qū)動(dòng)軟件安裝成功。我在最初進(jìn)行硬件調(diào)試的時(shí)候就是把仿真器的驅(qū)動(dòng)軟件安裝錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行調(diào)試仿真，最后在老師的指導(dǎo)下才解決了這個(gè)問(wèn)題。所以對(duì)于驅(qū)動(dòng)軟件的安裝是系統(tǒng)進(jìn)行硬件調(diào)試的前提。將out文件成功導(dǎo)入DSP后，運(yùn)行系統(tǒng)。此時(shí)，觀察到的唯一現(xiàn)象是LED1不斷閃爍。我在進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候?yàn)榱吮阌谟^察程序是否跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，特別在中服里面加了一個(gè)LED燈閃爍功能，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明系統(tǒng)的定時(shí)器中斷、中斷服務(wù)程序完全符合設(shè)計(jì)要求。隨后我要進(jìn)行的操作就是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)了，當(dāng)按下K1開(kāi)關(guān)后，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，正轉(zhuǎn)模式指示燈亮，同時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息也在第一時(shí)間反饋到1602液晶顯示屏上；當(dāng)再次按下K1開(kāi)關(guān)，電機(jī)開(kāi)始加速，然后逐漸趨于穩(wěn)定，液晶顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速加快；第三次按下K1開(kāi)關(guān)，電機(jī)開(kāi)始減速，然后逐漸趨于穩(wěn)定，液晶顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢。如果按下的是K3開(kāi)關(guān)，則電機(jī)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)指示燈亮，其現(xiàn)象和正轉(zhuǎn)模式?jīng)]有區(qū)別。如果在電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)之后，無(wú)論正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，只要按下K2開(kāi)關(guān)，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)。其實(shí)開(kāi)關(guān)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的原理很簡(jiǎn)單，每次跳轉(zhuǎn)僅僅是改變了全比較寄存器CMPR1中的值，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)模式則還要使IN1和IN2置位。電機(jī)的轉(zhuǎn)速出了使用按鍵中斷控制外，還可以用上位機(jī)界面控制，上位機(jī)界面的控制原理也是改變?nèi)容^寄存器的值。相對(duì)于按鍵調(diào)速，上位機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，使電機(jī)可以在額定電壓內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速狀態(tài)下工作。系統(tǒng)調(diào)試數(shù)據(jù)如表51所示。表51 系統(tǒng)調(diào)試數(shù)據(jù)按 鍵次 數(shù)占空比理想電壓（V）實(shí)測(cè)電壓（V）轉(zhuǎn) 速(r/s) K1131102156365K2N 0000K3131152162371雖然系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，且存在一些干擾現(xiàn)象，但這些都是在所難免的。經(jīng)過(guò)最后的總體調(diào)試之后，本系統(tǒng)基本完成了課題研究的內(nèi)容，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。結(jié)論直流電機(jī)具有良好的機(jī)械特性，能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速、制動(dòng)、起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)等共呢，目前在各大領(lǐng)域中占據(jù)主要地位。隨著自動(dòng)控制水平的不斷提高，采用新的控制方法，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，功能更加完善。與此同時(shí)，DSP技術(shù)的不斷發(fā)展為電機(jī)控制提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。本文采用TI公司推出的TMS320LF2407芯片作為直流電機(jī)控制系統(tǒng)的控制核心，依據(jù)該芯片特點(diǎn)、PWM調(diào)壓調(diào)速原理，搭建了基于DSP的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)測(cè)速、調(diào)速、顯示等功能。由于整個(gè)電機(jī)控制所需的各種功能都是由DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，大幅度地減小了目標(biāo)系統(tǒng)的體積，減少了外部元器件的個(gè)數(shù)，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，功能更強(qiáng)，可靠性更高。本系統(tǒng)主要完成以下成果：（1）在DSP硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，完成了電機(jī)控制電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和顯示電路的硬件設(shè)計(jì)。（2）完成了基于速度控制的閉環(huán)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。（3）在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分考慮軟件的可靠性問(wèn)題，完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。（4）以C2000為基礎(chǔ)進(jìn)行嵌入式的軟件開(kāi)發(fā)，完成相關(guān)任務(wù)的軟件編程。通過(guò)一系列的軟硬件設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的成功控制。但由于時(shí)間和各方面條件的制約，本設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，有待進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。具體如下：（1）系統(tǒng)在對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，存在一定的干擾，程序容易跑飛。（2）電機(jī)的調(diào)速級(jí)別有限，只能滿足電機(jī)在設(shè)定的幾個(gè)檔位調(diào)速。（3）各種限制保護(hù)功能（如限流、過(guò)壓保護(hù)）需要做進(jìn)一步的研究。隨著DSP在電機(jī)控制領(lǐng)域更加廣泛的應(yīng)用，相信在未來(lái)的電子行業(yè)里，DSP控制技術(shù)將會(huì)取得飛速的發(fā)展。致謝自己寫喲！別偷懶……參考文獻(xiàn)[1]陳仕高，姜久春，[D].北京：北京交通大學(xué)，2005.[2][M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2006.[3]王兆安，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[4][M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.[5][M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2002.[6]Shukla， 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