【正文】 設(shè)定點(diǎn)權(quán)衡當(dāng)使用提供的控制規(guī)則時(shí)，參考信號(hào)的變化會(huì)在控制信號(hào)上產(chǎn)生波動(dòng)。如果選擇時(shí)間，T f＝Td/N是適當(dāng)?shù)倪x擇。但是,這種獲取,限制了KN 。從一種積分作用控制器來(lái)看，是有必要限制積分范圍的，以得到高頻率。以下的例子可以有力的說(shuō)明。許多問(wèn)題與反饋本身是緊密地聯(lián)系在一起的。 凝固點(diǎn)衡量和2 DOF PID更好的系統(tǒng)，但是，實(shí)際上一個(gè)好控制器，必需得有一個(gè)好的PID控制器。用簡(jiǎn)單的方法解釋，如果預(yù)測(cè)時(shí)間Td太大，導(dǎo)出將沒(méi)有影響。相比較，波動(dòng)繼續(xù)增大.圖 舉例說(shuō)明增加輸出的方法的效果。表示在比例控制中總存在有一種穩(wěn)定狀態(tài)誤差?？梢钥闯?，由于一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期T，一旦確定了KP，KI，KD，只要使用前后三次測(cè)量值的偏差，即可有(14)求出控制增量。在各個(gè)控制階段采取各種控制方法，以此來(lái)獲得控制目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在控制工程中，用計(jì)算機(jī)PID控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID控制器，組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。圖中舉例。 PID算法的描述: （11）這里y 是被測(cè)量的處理可變量,r 參考可變量,u 是控制信號(hào)，e是控制誤差 。 微處理器對(duì)PID控制器有著強(qiáng)烈的影響。在工業(yè)控制過(guò)程中，目前采用最多的控制方式仍然是PID方式。許多經(jīng)典的控制策略, 譬如模型有預(yù)測(cè)性的控制。在今天的過(guò)程控制業(yè)中, 超過(guò)95%的控制回路是PID類型, 多數(shù)實(shí)際上是PI控制。 // WorkLED=~WorkLED。 if(!KeyUP) { while(!KeyUP)。 //測(cè)試之用 return。 //允許DAC接收數(shù)據(jù) P2=dat。 //讀出數(shù)據(jù) EnADCin=OFF。 while(!ADCp)。 StartADC=Hi。 //禁止DAC接收數(shù)據(jù) P2=0xff。i=0。i++) LEDCode[i]=LEDCodeTable[LEDValue[i]]。 //放置各個(gè)LED原值碼 //uchar LEDCode[4]。 //選擇要點(diǎn)亮的LED位 P0=LEDSelTable[LEDCNp]。 // tempCharamp。 Time10MS++。 //清除中斷標(biāo)志 TH0=0xd8。 StartADC=Lo。 P0=0。}void Init_Device(void){ TH0=0xd8。 } //以下是主電機(jī)的控制策略 if(WaterPnow (WaterPset/2)) { WaterPctr=0xff。 } default: { WorkState=Free。 //F LEDCode[1]=0x70。 //設(shè)置完就進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行 break。 } break。 //確保主電機(jī)打開 if((Time10MS % 10)==0) //調(diào)節(jié)采樣頻率 { WaterPnow=SampleADC()。 while(1) {// if((Time10MS % 50300)==0) if((Time10MS % 15)==0) //調(diào)節(jié)按鍵掃瞄處理程序 { KeyPro()。 //當(dāng)前水管內(nèi)的水壓 int WaterPset=150。 //全局臨時(shí)變量uint tempINT。 //放置各個(gè)LED原值碼 uchar LEDCode[4]。2),include uchar KeyCodeNew=KeyCodeNONE。void OutDAC(uint dat)。//void LEDisplay()。 //共陽(yáng)極LED字型碼static char LEDCodeTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 //高有效，為低表示轉(zhuǎn)換沒(méi)完成sbit Motor1EN=P3^6。sbit EnDACout =P3^3。9 參考文獻(xiàn)[1] [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[2] 王曉君，安國(guó)臣．MCS51及兼容單片機(jī)原理與選型[M]．北京：電子工業(yè)出版社，[3] 盧京潮．自動(dòng)控制原理[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，[4] 吳忠智，吳加林．變頻器應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[5] 何立民．MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置及接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[6] 陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)—運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003．7[7] 楊寧．單片機(jī)與控制技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[8] 楊振江．流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，[9] 胡漢才．單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,[10] 羅志坤，徐植堅(jiān)．串行可編程監(jiān)控EEPROM器件及其應(yīng)用[J]．電子技術(shù),1998(3)2325[11] 郭凌．EEPROM芯片X25045與MCS51單片機(jī)的接口及應(yīng)用[J]．電子與自動(dòng),1999(4)3841[12] [M].華中理工大學(xué)出版社，[13] 馬淑華,[M].北京郵電大學(xué)出版社，[14] [M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，[15] 韓志軍，沈晉源，王振波．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)—入門向?qū)c設(shè)計(jì)實(shí)例接[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[16] 梅麗鳳，王艷秋，汪毓鐸，張軍．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京：北京交通大學(xué)出版社，[17] 潘永雄．新編單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，附1 系統(tǒng)的原理電路圖附2 系統(tǒng)的相關(guān)程序1)include define ulong unsigned longdefine uint unsigned intdefine uchar unsigned chardefine OFF 0x00 define ON 0xffdefine Hi 0xff define Lo 0x00define Free 0xff //空閑，define AutoRun 0x40 //自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志define SetWp 0x49 //設(shè)置水管水壓值狀態(tài)標(biāo)志define KeyCodeUP 0xff define KeyCodeDW 0xa0define KeyCodeFree 0xf3 define KeyCodeRun 0x02define KeyCodeNONE 0x02sbit KeyUP =P0^4。同時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程得到了信息工程系的大力幫助，提供了很好的設(shè)計(jì)環(huán)境，開放了系里的機(jī)房，使得自己不論在收集資料還是做實(shí)驗(yàn)、撰寫設(shè)計(jì)論文等方面都很方便。針對(duì)這種情況，我們可以考慮再在原有供水設(shè)備的基礎(chǔ)上，附加一個(gè)小氣壓罐和一臺(tái)穩(wěn)壓水泵組成一個(gè)副系統(tǒng)。7 總結(jié)與體會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)多月的時(shí)間，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)：基于單片機(jī)的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿完成。并將數(shù)值PID算法應(yīng)用到變頻恒壓供水控制器中，使得用戶在使用時(shí)更加方便快捷。合上設(shè)置鍵后，按增一鍵一下，數(shù)值增加5，減一鍵一下，數(shù)值減少5。單片機(jī)把信息輸入DAC0832后將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通過(guò)變頻器后調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，用來(lái)保持恒定的水壓。用戶通過(guò)開閉【啟停鍵】來(lái)控制系統(tǒng)的開關(guān)，當(dāng)開關(guān)【啟停鍵】未合上時(shí)，系統(tǒng)不工作。 圖53 仿真加載程序圖 軟件調(diào)試 水管壓力顯示的仿真為了能夠?qū)崿F(xiàn)仿真，在仿真時(shí)用滑動(dòng)變阻器來(lái)模擬水管水壓。 工具條從左到右依次是“Play”、“Step”、“Pause”、“Stop”按鈕，即運(yùn)行、步進(jìn)、暫停、停止。在這個(gè)對(duì)話框中我們點(diǎn)擊“Program files”框，來(lái)打開選擇程序代碼窗口，選中相應(yīng)的HEX文件后返回，這時(shí)，按鈕左側(cè)的框中就填入了相應(yīng)的HEX文件，我們點(diǎn)擊對(duì)話框的“OK”按鈕，回到文檔，程序文件就添加完畢了。填寫時(shí)需注意其格式，如果直接填寫數(shù)字，則單位默認(rèn)為Ω；如果在數(shù)字后面加上K或者k，則表示kΩ之意。 圖52 演示電路圖連接好電路圖以后我們還需要做一些修改。 Virtual Instruments Mode：虛擬儀器模式，選中它我們能夠在區(qū)域③中看到很多虛擬儀器，比如示波器、電壓表、電流表等等。 Text Script Mode：文本模式，選中它能夠?yàn)槲臋n添加文本。 Component Mode：組件模式，點(diǎn)擊該按鈕，能夠顯示出區(qū)域③中的元器件，以便我們選擇。首先在元器件瀏覽區(qū)中點(diǎn)擊我們需要添加到文檔中的元器件，這時(shí)我們就可以在瀏覽區(qū)看到我們所選擇的元器件的形狀與方向，如果其方向不符合你的要求，你可以通過(guò)點(diǎn)擊元器件調(diào)整工具欄中的工具來(lái)任意進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成之后在文檔中單擊并選定好需要放置的位置即可。那么我們就不能夠用該元器件進(jìn)行仿真了，或者我們只能做它的PCB板，或者我們選擇其他的與其功能類似而且具有仿真模型的元器件。在對(duì)話框中的“Keywords”里面輸入我們要檢索的元器件的關(guān)鍵詞，比如我們要選擇項(xiàng)目中使用的AT89C51，就可以直接輸入。本文中由于我們主要使用Proteus軟件在單片機(jī)方面的仿真功能，所以我們重點(diǎn)研究ISIS模塊的用法，在下面的內(nèi)容中，如不特別說(shuō)明，我們所說(shuō)的Proteus軟件特指其ISIS模塊。 Proteus仿真軟件介紹Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計(jì)與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來(lái)完成PCB的設(shè)計(jì)，而ISIS模塊用來(lái)完成電路原理圖的布圖與仿真。本設(shè)計(jì)采用硬件定時(shí)和軟件定時(shí)并用的方式，即用定時(shí)器1溢出中斷功能實(shí)現(xiàn)10ms定時(shí)，通過(guò)軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)1ms的定時(shí)。當(dāng)掃描頻率在70Hz左右時(shí)，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。本次設(shè)計(jì)中采用軟件方法來(lái)消除按鍵抖動(dòng)，具體的鍵盤掃描程序框圖如圖43所示。開 始置無(wú)鍵按下（P0口FFH）標(biāo)志進(jìn)入鍵盤處理程是否有鍵按下？（讀P0口值）調(diào)延時(shí)子程序是否有鍵按下？（再次讀P0口值）確認(rèn)有鍵按下保存鍵值YYNN圖43 鍵盤掃描程序流程圖2） 按鍵去抖動(dòng)的處理開始為F7H否？為EFH否為FBH否？為DFH否？讀鍵值（P0口）置標(biāo)志位執(zhí)行RUN置標(biāo)志位執(zhí)行SET執(zhí)行+1執(zhí)行－1返回YNYYYN對(duì)應(yīng)閥門實(shí)際位置的控制量，目前采用較多的是利用如上算式并通過(guò)執(zhí)行軟件來(lái)完成。離散的PID表達(dá)式為： （41）當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的是控制量的增量(如驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī))時(shí)，可由式(41)導(dǎo)出提供增量的PID控制算法。這是模擬PID控制器中所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。由于PID控制器具有簡(jiǎn)單而固定的形式，在很寬的操作條件范圍內(nèi)，另一方面是因?yàn)镻ID控制器允許工程技術(shù)人員以一種簡(jiǎn)單而直接的方式來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能，其程序見附錄。讀A/D轉(zhuǎn)換器返回Y進(jìn)入T0中斷PID調(diào)節(jié)是否為最大值標(biāo)志位M2是否為1是否為最小值標(biāo)志位M2是否為1NYY置標(biāo)志位M2為1，(開M2電機(jī))。本設(shè)計(jì)的軟件主程序用來(lái)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的壓力，壓力的采樣和系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)都在中斷處理程序中, 主流程圖如圖41：主程序初始化,開T0中斷,設(shè)置T0為10ms的中斷壓力的動(dòng)態(tài)顯示按鍵處理子程序YN是否鍵按下開始圖41 主程序流程圖 T0中斷服務(wù)程序主要包括：A/D轉(zhuǎn)換程序；D/A轉(zhuǎn)換程序；控制程序。也就是說(shuō)，基于 C語(yǔ)言環(huán)境下的嵌入式系統(tǒng)能基本達(dá)到平臺(tái)的無(wú)關(guān)性。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，是目前最流行開發(fā)80C51系列單片機(jī)的軟件，提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（micro。各模塊的具體聯(lián)接圖見附錄一。如EA端為高電平，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。對(duì)P3口寫入1是，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并作為輸入口。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口線上的內(nèi)容，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flsah編程和程序校驗(yàn)期間，P1就收低8位地址。在Flash編程是P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 單片機(jī)AT89C51AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)察寫的只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)，兼容MCS51的指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。ADC0809通道選擇表如表32所示。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入,共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。下降沿啟動(dòng) A／D轉(zhuǎn)換