【導(dǎo)讀】性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化。我們已進入高速發(fā)展的信息時代，控制技術(shù)成為當。今科技的主流之一，廣泛深入到研究和應(yīng)用工程等各個領(lǐng)域?？刂评碚摰陌l(fā)展經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段?？刂葡到y(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口?？刂萍捌淇刂破骰蛑悄躊ID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。市場，參與國際競爭也成為現(xiàn)實需求。方案，以提升設(shè)備性能、檔次與市場競爭力。在國外，尤其在運動控制及過程控制方面。國內(nèi)外各行業(yè)的高度重視。電壓向直流電動機電樞供電，通過改變電樞回路中的電阻來實現(xiàn)調(diào)速。速，所以目前極少采用。特別是水銀蒸汽對維護人員會造成一定的危害等。等一系列優(yōu)點，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟指標上和可靠性有所提高，上，機組是秒級，而晶閘管變流裝置為毫秒級。及水銀整流裝置，使直流電氣傳動完成一次大的躍進。

　　

【正文】 曲線波動周期長，積分時間再加長 ； 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 ； 動差大來波動慢 ， 微分時間應(yīng)加長 。 下 面以 PID 調(diào)節(jié)器為例，具體說明經(jīng)驗法的整定步驟： ① 讓調(diào)節(jié)器參數(shù)積分系數(shù) IK =0，實際微分系數(shù) DK =0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運行，由小到大改變比例系數(shù) PK ，讓擾動信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿意的控制過程為止。 ② 取比例系數(shù) PK 為當前的值乘以 ，由小到大增加積分系數(shù) IK ，同樣讓擾動信號作階躍變化，直至求得滿意的控制過程。 ③ 積分系數(shù) IK 保持不變，改變比例系數(shù) PK ，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續(xù)調(diào)整，直到滿意為止。否則，將原比例系數(shù) PK 增大一些，再調(diào)整積分系數(shù) IK ，力求改善控制過程。如此反復(fù)試湊，直到找到滿意的比例系數(shù) PK 和積分系數(shù) IK 為止。 ④ 引入適當?shù)膶嶋H微分系數(shù) DK 和實際微分時間 DT ，此時可適當增大比例系數(shù) PK和積分系數(shù) IK 。和前述步驟相同，微分時間的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到控制過程滿意為止。 30 PID 參數(shù)是根據(jù)控制對象的慣量來確定的。大慣量如：大烘房的溫度控制，一般 P可在 10 以上 ,I 在 （ 10） 之間 ,D 在 1 左右。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。 原理圖說 明 仿真開始之后，電機不轉(zhuǎn)，停止指示燈亮。設(shè)定期望轉(zhuǎn)速，然后選擇一下電機的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，這時正反轉(zhuǎn)指示燈就會亮，停止指示燈滅，按兩下確認鍵，電機就會按照我們設(shè)定的速度轉(zhuǎn)起來。當我們希望電機停止時，按下停止按鈕，這是電機就會快速停止，同時停止指示燈亮起。如需要再次設(shè)定，應(yīng)按清除按鈕，然后按數(shù)字鍵，即可再次設(shè)定。 圖 512 系統(tǒng)正在運行 軟件設(shè)計 主流程圖 31 0)]2()1(2)([)()]1()([ unene neKneKneneK DIP ????? ????開始初始化調(diào)用清屏子程序開始界面顯示設(shè)置鍵按下 ？調(diào)用清屏子程序設(shè)置界面顯示根據(jù)設(shè)置計算參數(shù)啟動鍵按下 ？調(diào)用清屏子程序電機運行狀態(tài)顯示PWM 脈沖輸出YNYN 圖 513 系統(tǒng) 主程序流程 在一個完整的系統(tǒng)中，只有硬件部分是不能完成相應(yīng)設(shè)計任務(wù)的，所以在該系統(tǒng)中軟件部分是非常重要的，按照要求和系統(tǒng)運行過程設(shè)計出主程序流程如圖 513 所示。 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 )(ne ，對偏差進行 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)，進而控制電機轉(zhuǎn)速。其運算公式為： ?)(nu （公式 57） 32 延時去抖動P 1 口低四位置 1讀 P 1 口低四位數(shù)據(jù)到 KEYLKEYL 、 KEYH相與為 KEYP 1 口高四位置 1讀 P 1 口高四位數(shù)據(jù)到 KEYHKEY = 0 XEE ?KEY = 0 XEB ?KEY = 0 XED ?KEY = 0 XE 7 ?KEY = 0 XDE ?KEY = 0 XDD ?KEY = 0 XDB ?KEY = 0 XD 7 ?KEY = 0 XBD ?KEY = 0 XBE ?KEY = 0 XBB ?KEY = 0 XB 7 ?KEY = 0 X 7 E ?KEY = 0 X 7 D ?KEY = 0 X 7 B ?KEY = 0 X 77 ?數(shù)字鍵 0數(shù)字鍵 1數(shù)字鍵 2數(shù)字鍵 3數(shù)字鍵 4數(shù)字鍵 5數(shù)字鍵 6數(shù)字鍵 7數(shù)字鍵 8數(shù)字鍵 9正 / 反功能鍵暫停功能鍵繼續(xù)功能鍵啟動功能鍵停止功能鍵設(shè)置功能鍵RETIYNNNNNNNNNNNNNNNNYYYYYYYYYYYYYYY 因此要想實現(xiàn) PID 控制應(yīng)該在單片機內(nèi)編寫上述算法。 其程序流程如圖 514 所示。 圖 514 PID 算法流程圖 鍵盤程序程序流程 鍵盤中斷程序是用來設(shè)在系統(tǒng)相應(yīng)參數(shù)和控制系統(tǒng)進入相應(yīng)的運行狀態(tài)，其程序流程圖如圖 515 所示。 圖 515 鍵盤程序流程 33 顯示單元 顯示模塊是實現(xiàn)人機對話的重要部分 ,本設(shè)計采用了結(jié)構(gòu)簡單的 LED 顯示。采用了動態(tài)顯示，利用了“視覺暫留”效應(yīng)。通過單片機的定時器掃描， 就是采用分時的方法，使各個數(shù)碼管逐個輪流受控顯示。在輪流點亮掃描過程中，每個數(shù)碼管的點亮時間是極為短暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各個數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù) 34 據(jù)，不會有閃爍感。在掃描顯示方式中，所有數(shù)碼管的 8個筆劃段 ah 同名端連在一起 ，所有數(shù)碼管接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，取決于 COM 端。掃描顯示的優(yōu)點在于消耗的系統(tǒng)資源少，占用的 I/O 口少， N 個數(shù)碼管只需（ 7+N）個引腳（（若需要顯示小數(shù)點，則是 8＋ N個引腳）。 第六章 結(jié)論及致謝 結(jié)論 在學習單片機理論課時就感覺內(nèi)容很多，知識點眾多，且繁瑣。在老師的精心講解下，并通過自己的努力也了解了單片機內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，以及接外部電路的情況，但也知識皮毛而已。真正難的是把理論聯(lián)系到實踐中去，這次的畢業(yè)設(shè)計，我選的是直流電機控制系統(tǒng)的設(shè) 計，通過這次設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)要想做成一 35 件事并做好一件事必須付出一定的努力，必須花時間多作準備，查閱大量資料，認真分析每一個模塊要實現(xiàn)的功能，然后分部驗證，最后整合成一個整體，這個過程并不是一朝一夕能完成的。 通過畢業(yè)設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面的系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧都能向前邁一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好基礎(chǔ)。 直流電機控制在工業(yè)領(lǐng)域有著非常重要的作用。本文完成了基于單片機的直流電機控制系 統(tǒng)的設(shè)計與模擬。包括控制方案的設(shè)計，系統(tǒng)的硬件開發(fā)、軟件編程與仿真調(diào)試等。 相對于其他解決方案來說，單片機具有成本低廉，通用性高，維護簡單，軟件靈活，成熟度高等優(yōu)勢。但是，單片機發(fā)展到現(xiàn)在也有存儲空間較小、下游方案較少等局限性。 單片機作為已經(jīng)發(fā)展了 30 年的成熟產(chǎn)品，很多優(yōu)勢正在逐漸失去，讓位于更加先進的芯片解決方案。但是作為成熟方案還是在很多領(lǐng)域能夠發(fā)揮作用。 致謝 在本次設(shè)計論文完成之際，首先要向我的指導(dǎo)老師表示真誠的謝意。同時要向研究生師兄表示誠懇的感謝。在設(shè)計過程、論文寫作期間，正 是朱老師的指點和師兄的從旁協(xié)助才能順利完成。 其次，還要感謝大學四年各位老師的悉心教導(dǎo)，本設(shè)計是圍繞單片機而設(shè)計的，需要用到單片機、模電、數(shù)電等方方面面的知識。同時，我自身的專業(yè)知識、動手能力和文檔撰寫能力也得到了一定的提升。同時也使我明白了我們的學習不但要立足于書本，以解決理論和實際教學中的實際問題為目的，還要與實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，通過自己的雙手來解決問題比用腦子解決問題來的更加深刻。 再次感謝在這次畢業(yè)設(shè)計中給予我無限幫助的老師和同學，正是由于你們 的慷慨協(xié)助，才有我今天的順利完成！ 36 參考文獻 【 1】 徐慧民，安德寧，丁玉珍，單片微型計算機原理、接口及應(yīng)用，北京郵電大學出版社， 2020 【 2】 唐正， Proteus 在單片機教學中的應(yīng)用 ，華中科技大學， 2020 【 3】 羅金成， 智能全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究與設(shè)計 ，武漢理工大學， 2020 【 4】 徐英鳳， 直流調(diào)速控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計 ，沈陽理工大學， 2020 37 【 5】 王新嵐， 淺談直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 ，吉林工程技術(shù)師范學院學報， 2020 【 6】 盧純， 提高供電企業(yè)電氣設(shè)備試驗儀器集成度的研究 ，華北電力大學， 2020 【 7】 王勇 ， 基于 ARM 的數(shù)字式直流電機控制器的研究 ，浙江大學， 2020 【 8】 廖艷娥， 具有模糊控制的直流傳動系統(tǒng)的研究設(shè)計 ，西北工業(yè)大學， 2020 【 9】 閆哲峰， 基于 MATLAB 的直流電機調(diào)速系統(tǒng)性能仿真研究 ，中國農(nóng)業(yè)大學， 2020 【 10】 楊琳琳， 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) ，合肥工業(yè)大學， 2020 【 11】 楊詠梅， 無刷直流電機的 DSP 調(diào)速控制的設(shè)計與模糊控制的仿真 ，電子科技大學，2020 【 12】 李海濱，片春媛，許瑞雪，單片機技術(shù)課程設(shè)計與項目實例，中國電力出版社，2020 【 13】 吳黎明 , 王桂棠 , 洪添勝 ,單片機原理及應(yīng)用技術(shù)，科學出版社 ,2020 【 14】 童 詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社， 2020 【 15】 彭冬明，韋友春，單片機實驗教程，北京理工大學出版社， 2020 【 16】 李華， MCS51 系列單片機實用接口技術(shù)，北京航空航天大學出版社， 1993 【 17】 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版），高等教育出版社， 1989 【 18】 葉挺秀，應(yīng)用電子學，浙江大學出版社， 1994 【 19】 朱承高，電工及電子技術(shù)手冊，高等教育出版社， 1990 【 20】 李朝青，單片機原理及接口技術(shù)，北京航空航天大學出版社， 2020 【 21】 呂能元，孫育才，楊峰， MCS51 單片微型計算機原理接口技術(shù)應(yīng)用實例，北京科技出版社， 1993 【 22】 黃賢武，傳感器實際應(yīng)用電路設(shè)計，成都電子科技大學出版社， 1997 【 23】 李廣軍，實用接口技術(shù)，電子科技大學出版社， 1998 【 24】 李華， MCS51 系列單片機實用接口技術(shù)，北京航空航天大學出版社， 1993 附錄 附錄一：程序 include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit p30=P3^0。 38 sbit p31=P3^1。 sbit p32=P3^2。 sbit p34=P3^4。 sbit p35=P3^5。 sbit p36=P3^6。 uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f }。 uchar code chose[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20}。 uint shu[6]={1,2,3,4,5,6}。 uint count,miaoshu,sv。 //定義計數(shù)值 uchar sec,tt,flag,flag1,flag2,flag3。 int rk,yk,uk,uk_1=0,ek,ek_1=0,ek_2=0。 //PID 計算參數(shù) signed char T=20,Kp=30,Td=8,Ti=100,q0,q1,q2。 //延時 1ms 子程序 void delay(uchar z) { uchar x,y。 for(x=z。x0。x) for(y=110。y0。y)。 } //顯示子程序 void display(uint a,uint b) { char i。 shu[0]=a/100。 shu[1]=a%100/10。 shu[2]=a%10。 shu[3]=b/100。 shu[4]=b%100/10。 shu[5]=b%10。 for(i=0。i6。i++) { P2=chose[i]。 P0=table[shu[i]]。 delay(5)。 } } //左移一位 39 void yishu(uchar num) { uchar bai,shi,ge。 bai=sv%100/10。 shi=sv%10。 ge=num。 sv=bai*100+shi*10+ge。 }