【正文】 郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問(wèn)題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日致 謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過(guò)去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績(jī)的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開(kāi)的。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。 if(i==0x7f) a=5。 } if(i==0xbf) { delays()。 ///速度加,(快速) if(a=15) a=15。 if(i==0xf7) { if(a3) ///速度減(慢速) a=an。 } } if(i==0xfb) ///第三個(gè)鍵是否按下 { delays()。 ///電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) in2=1。 P1=0xff。 for(i=80。 TH0=0。 } i++。 } else if(i==2) ///顯示百位 { P0=zm[bw]。 if(i==0) ///顯示個(gè)位 { P0=zm[gw]。 ///求速度百位值送百位顯示緩沖 qw=speedbuf/1000。 }}///*************************************************************************///顯示子函數(shù),顯示當(dāng)前電機(jī)的速度///*************************************************************************display(){ uchar i。 TR1=1。 control()。 ///調(diào)用顯示程序 speedcan()。 ///開(kāi)計(jì)數(shù)器 TR1=1。 EA=1。定時(shí)器0為計(jì)數(shù)模式,使用方式2 TH1=0Xfa。 ///電機(jī)控制的初始化 in2=0。///*************************************************************************************************************///主函數(shù)///*************************************************************************************************************main() { gw=sw=bw=qw=0。 ///子函數(shù)聲明display()。 ///速度增減量二unint speedbuf=0。///在程序存儲(chǔ)區(qū)定義字型碼表uchar code wm[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}。///*************************************************************************include ///包含頭文件includedefine gw DBYTE[0X40] ///定義顯示緩沖區(qū) 個(gè)位define sw DBYTE[0X41] //////////////////十位define bw DBYTE[0X42] //////////////////百位define qw DBYTE[0X43] //////////////////千位define unint unsigned int ///自定義變量define uchar unsigned charsbit in1=P3^0。對(duì)于學(xué)校和老師為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的極大幫助和關(guān)心，在此我致以衷心的感謝！最后，還要感謝同學(xué)四年來(lái)對(duì)我的關(guān)心與支持，感謝各位老師在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求。
首先，我要特別感謝梅楊老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間曲老師指導(dǎo)我、幫助我收集文獻(xiàn)資料，理清設(shè)計(jì)思路，完善操作方法，并對(duì)我所做的設(shè)計(jì)提出有效的改進(jìn)方案。而在軟件方面，采用PID算法來(lái)確定閉環(huán)控制的補(bǔ)償量也是由數(shù)字電路組成的直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)所不能及的。 dcm1=tf(dcm)運(yùn)行結(jié)果為：Transfer function from input 1 to output:10／s^2 + 14 s + 43Transfer function from input 2 to output:50 s + 200／s^2 + 14 s + 43 step(dcm(1))。 G1=tf(Ka,[La Ra])。Ka=。m2。積分控制可以使系統(tǒng)在偏差電壓為零時(shí)保持恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速，因此，采用比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)。假如主電路電流連續(xù)，則動(dòng)態(tài)電壓方程為： （51）忽略粘性摩擦及彈性轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)軸上的動(dòng)力學(xué)方程為： 電磁轉(zhuǎn)矩 （52）式中 ——包括電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（）。如圖47所示.開(kāi) 始計(jì)算NK存入46H—48H計(jì)算ANK存入4CH—4EH計(jì)算ΔNK存入4CH—4EH計(jì)算CBNK2存入4FH—51H計(jì)算ANK+BNK存入4CH—4EH計(jì)算BNK存入4FH—51H取ΔNK整數(shù)N降速N轉(zhuǎn)更新NK1,NK2取ΔNK整數(shù)NΔNK0提速N轉(zhuǎn)返 回AT89C51開(kāi)始 圖47 PID流程圖保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)存放計(jì)數(shù)器T1中的值是否計(jì)夠20次？累加20次的計(jì)數(shù)值計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速n=60M/ZTc給出PID運(yùn)算參數(shù)TI、TD、KP調(diào)用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器運(yùn)算保存運(yùn)算結(jié)果將實(shí)際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，送入顯示RAM顯示返回中斷重新設(shè)定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初值并啟動(dòng)重新設(shè)定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初值并啟動(dòng)NY圖48 調(diào)速軟件系統(tǒng)框圖5系統(tǒng)的MATLAB仿真 ，使用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法有兩種：一是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究；另外一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用Power System工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。將模擬的PID算式 (42)用求和的方式代替積分； (k=0, 1 ,2,……..) (43) 進(jìn)行離散處理有 (44)這便是增量式PID算式，由于它的每次輸出均與過(guò)去有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)Ek進(jìn)行累加，故工作量大。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。Steadystate積分（I）控制其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。選通個(gè)位?是否選通個(gè)位?是否選通個(gè)位?是否選通個(gè)位?是否顯示個(gè)位顯示十位顯示百位顯示千位返回延時(shí)延時(shí)延時(shí)分解速度值到顯示緩沖區(qū)延時(shí)顯示完畢?否是圖45 顯示子程序提速N轉(zhuǎn)是否停止記數(shù)讀計(jì)數(shù)器值求出此時(shí)電機(jī)速度值重裝記數(shù)初值開(kāi)始記數(shù)返回 圖46測(cè)速子程序 PID控制器原理在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。 圖43 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷子程序框圖 圖44故障保護(hù)中斷子程序框圖當(dāng)故障保護(hù)引腳的電平發(fā)生跳變時(shí)申請(qǐng)故障保護(hù)中斷，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)采用定時(shí)中斷。讀取鍵值，按其實(shí)際功能進(jìn)行操作。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)向CPU申請(qǐng)中斷。初始化子程序——完成硬件器件工作方式的設(shè)定、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和變量的初始化等，如圖42。}void main(){ init()。 TR0=1。 TH0=(65536500)/256。這樣，我們可以通過(guò)設(shè)定不同的定時(shí)初值TW，從而改變占空比，進(jìn)而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。如果單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為f，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器為N位，則定時(shí)器初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系為： （41） 式中，TW—定時(shí)器定時(shí)初值；N—一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)鐘數(shù)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PWM實(shí)現(xiàn)方式調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。 電源電路采用78系列芯片產(chǎn)生+5V、+15V。 采用共陰極的發(fā)光二極管構(gòu)成可以顯示4位十進(jìn)制的顯示器，運(yùn)行中顯示當(dāng)前的實(shí)際轉(zhuǎn)速值。其引腳定義如下: DB0～DB7:雙向數(shù)據(jù)總線/RD、/WR:讀寫選通信號(hào) /CS:片選信號(hào) RESET:復(fù)位信號(hào) CLK:時(shí)鐘信號(hào) A0:命令/狀態(tài)或數(shù)據(jù)識(shí)別信號(hào)A=1,為寫命令或讀狀態(tài)。簡(jiǎn)單地說(shuō),它有以下一些功能: 與微處理器接口簡(jiǎn)單。Intel公司的8279是鍵盤/顯示模塊的核心控制器。這時(shí)，轉(zhuǎn)速計(jì)算公式修改為： （36） 鍵盤及顯示電路鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳誦命令等功能，鍵盤掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。設(shè)時(shí)鐘脈沖頻率為f0，光電編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出p個(gè)脈沖，則電機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為： n=(60*m1*f0)/(z*m2) (35)由于M/T法的計(jì)數(shù)值M1和M2都隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，高速時(shí)，相當(dāng)于M法測(cè)速，最低速時(shí)，M1=1，自動(dòng)進(jìn)入T法測(cè)速。 M/T法測(cè)速原理 M/T法測(cè)速原理是在對(duì)光電編碼器輸出的測(cè)速脈沖數(shù)m1進(jìn)行計(jì)數(shù)的同時(shí)對(duì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)m2也進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，A相脈沖超前B相脈沖90176。整形后的A、B兩相輸出信號(hào)分別接到D觸發(fā)器的時(shí)鐘端和D輸入端，D觸發(fā)器的CLK端在A相脈沖的上升沿觸發(fā)。的兩路脈沖信號(hào)。圖36 編碼器原理圖增量式光電編碼器在圓盤上有規(guī)則地刻有透光和不透光的線條，在圓盤兩側(cè)安放發(fā)光元件和光敏元件。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。檢測(cè)回路利用光電編碼器將轉(zhuǎn)速直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點(diǎn)：1）電流一定連續(xù)。當(dāng)時(shí)，為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)時(shí)，為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。在一個(gè)周期內(nèi)正負(fù)相間，這是雙極式PWM變換器的特征，其電壓、電流波形如圖2所示。 圖34 橋式可逆PWM變換器電路雙極式控制可逆PWM變換器的四個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖8所示。D在0—1之間變化，因此λ在177。因此電樞上的工作電壓是雙極性矩形脈沖波形，由于存在著機(jī)械慣性的緣故，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是由矩形脈沖電壓的平均值來(lái)決定的。此時(shí)直流電機(jī)正轉(zhuǎn)。我們可以采取雙PWM信號(hào)來(lái)控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)以及它的速度?！　。?）IGBT導(dǎo)通時(shí)承受的峰值電流: Iirm= （32） 額定電電壓按220V供電電壓、額定功率10kVA容量算。（5）與MOSFET一樣，IGBT具有很大的輸入電阻和較小的輸入電容，則驅(qū)動(dòng)功率低，開(kāi)關(guān)速度高。 圖33 IGBT驅(qū)動(dòng)電路 元器件的選擇比較、選型 本設(shè)計(jì)采用IGB