【導讀】寬、控制性能好的電機控制系統(tǒng)的實現(xiàn)成為了可能。速系統(tǒng)的主電路，完成了調(diào)制程序的編寫。主控制芯片的傳送，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的交流。并介紹了PWM原理及其在DSPTMS3205402芯片為核心的控制系。的微處理器，其主要應(yīng)用是實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。速度快為顯著特征，而單片機則以數(shù)字控制功能強為特點。

　　

【正文】 過 1s對 count2 的值存儲一次，此時的 count2 的值即為電機的轉(zhuǎn)速大小，單位為： r/s。 具體 TINT0 中斷服務(wù)程序框圖如圖 。 圖 INT0中斷子程序流程圖 INTO 中斷 壓棧進行現(xiàn)場保護 Count1++， Count2++ 出棧 中斷返回 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 17 圖 TINT0中斷子程序流程圖 PID 算法的改進 —— 積分分離 在普通的 PID 數(shù)字控制器中引入積分環(huán)節(jié)的目的，主要是為了消除靜差、提高精度。但在過程的啟動、結(jié)束或大幅度增減設(shè)定值時，短時間內(nèi)系統(tǒng)輸出有很大的偏差，會造成 PID 運算的積分累積，致使算得的控制量超過執(zhí)行機構(gòu)可能最大動作范圍對應(yīng)的極限控制量，最終引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至振蕩。引進積TINT0 中斷 壓棧進行現(xiàn)場保護 T1= T2=1S 出棧 中斷返回 記錄 count1 PID 算法計算 PWM 占 空比 count1=0 是 記錄 count2 Count2=0 記錄滿否 PWM 置低速值 否 否 是 是 否 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 18 分分離 PID 控制算法，既保持了積分作用，又減小了超調(diào)量，使得控制性能有了較大改善。具體實現(xiàn)過程如下： （ 1） 根據(jù)實際情況 ，人為設(shè)定一個閾值 ? 0。 （ 2） 當 |e(k)|? 時，也即偏差值 |e(k)|較大時，采用 PD 控制，可避免過大的超調(diào)，又使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)。 （ 3） 當 |e(k)| ?? 時，也即偏差值 |e(k)|較小時，采用 PID 控制，可保證系統(tǒng)的控制精度。 具體程序?qū)崿F(xiàn)如下： 在增量型 PID 程序基 礎(chǔ)上，定義一個全局整型變量 k，將主程序中的 PID 系數(shù) a0、 a a2 的初始化去掉，并在 TINT0 的中斷服務(wù)程序中，在語句 duty = (2*(a0+a2)*)。 之前， 加入這幾條語句： if(e03||e03)k=0。 else k=1。 并將 deta = (a0*e0 + a1*e1 + a2*e2)*duty。 改為 deta = Kp*(e0e1+k*T*e1/Ti+Td*(e02*e1+e2)/T)*duty。 就可以了。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 19 第四章 系統(tǒng)調(diào)試步驟及調(diào)試結(jié)果分析 系統(tǒng)調(diào)試步驟 實驗前準備工作 正確完成計算機、 DSP 仿真器和實驗箱的連接后，系統(tǒng)上電； 用 1 號線把直流電機單元的 MOT+， MOT， HROUT 三點分別與驅(qū)動單元的 +12V， A39。， INT1 三點連接好； 用 1 號線將驅(qū)動單元的 A 點與 D/A 轉(zhuǎn)換單元的 D/AOUT 點連接好。 實驗操作步驟 打開 PC 機界面下的 軟件，用 Project/Open 打開“ ”工程文件，雙擊“ ”及“ Source”可查看各源程序，設(shè)置 rc=1。先點擊全編譯圖標，完全編譯通過后，再點擊運行程序圖標，運行程序； 然后通過設(shè)置參數(shù)，打開一個內(nèi)部觀察窗口，觀看直流電機在低速下的轉(zhuǎn)速曲線（注：觀察窗口中曲線不是實時自動更新的，因此只能顯示打開瞬間的電機轉(zhuǎn)速曲線）； 在程序運行過程中，控制基本穩(wěn)定后點擊“ Halt”停止運行，重新設(shè)定 rc的值，如 rc=4，然后再點擊全編譯圖標，完全編譯通過后，再點擊運行程序圖標，運行程 序。此時可通過設(shè)置參數(shù)，打開一個內(nèi)部觀察窗口，觀看直流電機在高速下的轉(zhuǎn)速曲線； 以上是增量型 PID 控制下電機運行的調(diào)試。停止程序運行，在參考程序基礎(chǔ)上作修改，加入數(shù)碼管顯示程序。在程序運行過程中，控制基本穩(wěn)定后，數(shù)碼管會顯示出調(diào)節(jié)后相應(yīng)的運轉(zhuǎn)（ r/min)。因為是閉環(huán) PID 調(diào)節(jié)，所以在程序運行過程中電機轉(zhuǎn)速會自動調(diào)節(jié)。用障礙物使之突然停止，然后移開障礙物，觀察電機自動調(diào)節(jié)過程，同時觀察數(shù)碼管上顯示的相應(yīng)變化。 為改善控制性能，將程序做相應(yīng)改動，將增量型 PID 控制改為積分分離的PID 控制，并重 復步驟 1~4，不斷調(diào)試直至出現(xiàn)理想結(jié)果。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 20 調(diào)試結(jié)果分析 通過調(diào)試，最終得到 PID 增量型、改進后的積分分離 PID 控制下的電機轉(zhuǎn)速曲線，由于時間比較緊，而且曲線不是實時改變的，所以沒有記錄下轉(zhuǎn)速曲線的具體形狀，下面就系統(tǒng)調(diào)試過程中的現(xiàn)象進行闡述： 在 PID 增量型控制電機實驗調(diào)試中，當 rc=1 時，觀察到電機轉(zhuǎn)速較低；當rc=4 時，觀察到電機轉(zhuǎn)速明顯變快。同時從數(shù)碼管的顯示上也能看出電機轉(zhuǎn)速從582r/min 左右上升至 1720r/min 左右。 在改進后的積分分離 PID 控制電機實驗調(diào)試中，當 rc=1 時 ，觀察到電機轉(zhuǎn)速較低；當 rc=4 時，觀察到電機轉(zhuǎn)速明顯變快。同時從數(shù)碼管的顯示上也能看出電機轉(zhuǎn)速的變化。但是在觀察電機自動調(diào)節(jié)的過程中可以明顯看到轉(zhuǎn)速超調(diào)量小、達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所用的調(diào)整時間較短，因此采用積分分離 PID 控制的電機轉(zhuǎn)速的動態(tài)性能較好。 從調(diào)試結(jié)果可以看出，采用 PID 增量型算法能取得較好的動、靜態(tài)性能，當采用改進后積分分離 PID 后，系統(tǒng)超調(diào)量進一步減小，快速性進一步增強。因此可得，引進積分分離 PID 控制算法后，的確既保持了積分作用，又減小了超調(diào)量，使得控制性能有了較大改善。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 21 結(jié)論 通過這次畢業(yè)設(shè)計所學理論知識很好地運用到了實際工程當中，學到了很多東西，鍛煉了自己的各方面能力，具體有以下幾點： 在 DSP 控制器、 PID 控制知識學習方面，此次工程訓練使我對課本上學到的知識有了進一步鞏固，而且對課本上沒有涉及的知識也作了了解，例如對TMS320C54X 的硬件結(jié)構(gòu)和芯片資源的掌握， 因此豐富了自己的知識。 查資料能力方面，通過本次工程訓練，我進一步認識到查工具書的重要性，我就去圖書館借了相關(guān)資料，因為我們課本上所講的知識有限，通過查工具書能使我們廣泛地汲取知識，補充自己知識系統(tǒng)的 不足。 使用軟件能力及編程能力方面， 通過本次工程訓練，我對以前做 DSP 實驗時所用到的 軟件有了更熟練的掌握，尤其 在繪圖方面，能熟練利用Microsoft Office Visio 20 Autocad、 Proteus 等軟件畫程序流程圖、硬件原理圖等。之前我對 DSP 的 C 語言編程不太了解，通過本次工程訓練，我學習并基本掌握了一些特殊指令的用法，而且也學習了 DSP 匯編語言和標準 C 語言混合編程的方法 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 22 參考文獻 [1] 《 DSP 原理及應(yīng)用》， 2020 年 7 月第 2 版，電子工 業(yè)出版社，鄒彥編 [2] 《 DSP 技術(shù)原理及應(yīng)用教程》， 2020 年 1 月版，北京航空航天大學出版社，劉艷萍編 [3] 《微型計算機控制技術(shù)》， 1999 年 1 月版，清華大學出版社，于海生編 [4] 《自動控制原理》， 2020 年 2 月第 4 版，科學出版社，胡壽松編 [5] 《電動機的 DSP 控制 — TI 公司 DSP 應(yīng)用》， 2020 年 1 月版，北京航空航天大學出版社，王曉明、王玲編 [6] 《 TMS320C54X DSP 結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用》， 2020 年 1 月版，北京航空航天大學出版社，戴明楨、周建江編 [7] 《電力拖動自動控制系統(tǒng) — 運動控制系統(tǒng)》， 2020 年 1 月第 3 版，機械工業(yè)出版社，陳伯時編 [8] 《脈寬調(diào)速系統(tǒng)》， 1983 年 1 月版，上?？茖W技術(shù)文獻出版社，徐強、童海潛編 [9] 《電力電子技術(shù)》， 2020 年 1 月第 4 版，機械工業(yè)出版社，王兆安、黃俊編