【正文】 首先來(lái)具體分析電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，假定電動(dòng)機(jī)電樞回路電流。2)：求出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。主模糊推理KeKu E U UiKecede/dt EC輔助模糊推理 自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第五章 基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真為了分析調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能，首先必須建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)物理模型，用能夠描述動(dòng)態(tài)物理規(guī)律的數(shù)學(xué)模型,比如微分方程，傳遞函數(shù)等來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程和穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)改變模糊控制器中的相關(guān)參數(shù)改變模糊控制輸出表。E ECNBNMNSZEPSPMPBNB*NBNBNMNMNSZENMNBNBNMNMNSZEPMNSNBNMNMNSZEPSPMZENMNMNSZEPSPMPMPSNMNSZEPSPMPMPBPMNSZEPSPMPMPBPBPBZEPSPMPMPBPB*根據(jù)上述模糊控制設(shè)計(jì)最終得出模糊控制輸出表，在具體的算法編寫(xiě)時(shí)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)或者經(jīng)驗(yàn)得出的模糊控制表直接通過(guò)軟件查表的方式輸出被控量的模糊輸出值，然后經(jīng)過(guò)輸出比例因子Ku輸出能直接控制被控量的數(shù)據(jù)。表示在控制過(guò)程中不可能出現(xiàn)的情況，稱之為39。表中39。這種圖形是最常用的隸屬函數(shù)，每個(gè)語(yǔ)言變量所取的語(yǔ)言值，所對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言隸屬函數(shù)都是交叉疊加的。2)：模糊化設(shè)置輸入輸出變量的論域，并預(yù)置量化因子，Ke，Kec，Ku，如果偏差，且=1，則可知比例因子，這樣就有 （）采用近似取整的原則，得到E的論域?yàn)椋簕1，0，1}利用語(yǔ)言值表示為｛負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大｝，用符號(hào)表示為｛NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB｝等7個(gè)模糊狀態(tài)來(lái)描述變量E。 1)：模糊狀態(tài)變量本系統(tǒng)為二維模糊控制器即雙輸入單輸出控制器。Kec模糊推理Ke E模糊清晰化清晰化 e U U Ui de/dt EC 二維模糊控制器的結(jié)構(gòu)框圖其中Ke，Kec為輸入量化因子，將輸入變量從基本論域轉(zhuǎn)換成相應(yīng)模糊集的論域， Ku為輸出比例因子，將模糊控制算法得出的模糊控制量Ui轉(zhuǎn)換成被控對(duì)象能接受的基本論域中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。本系統(tǒng)中選取兩個(gè)輸入變量和一個(gè)輸出變量，故采用雙輸入單輸出結(jié)構(gòu)。模糊控制器的原理是選擇合適的量化因子將輸入語(yǔ)言變量轉(zhuǎn)化成模糊域中模糊語(yǔ)言變量，然后選擇合適的語(yǔ)言隸屬度函數(shù)并建立適合系統(tǒng)的模糊控制規(guī)則，最后是模糊清晰化，清晰化的目的是根據(jù)模糊推理的結(jié)果求的最能反映控制量的真實(shí)分布，目前常用的模糊清晰化有如下兩種方法，即最大隸屬度法和加權(quán)平均法。模糊控制系統(tǒng)通常由模糊控制器、輸入輸出接口、檢測(cè)裝置和被控對(duì)象組成。為保持系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)和快速性好的特點(diǎn)，電流調(diào)節(jié)器ACR仍然采用傳統(tǒng)數(shù)字增量式PI控制算法。然而模糊控制器具有抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)、響應(yīng)無(wú)超調(diào)的特點(diǎn)，使得其在復(fù)雜、滯后性嚴(yán)重的非線性系統(tǒng)中發(fā)揮明顯的優(yōu)勢(shì)。 數(shù)字增量式PI調(diào)節(jié)程序框圖隨著控制系統(tǒng)的控制要求和模型復(fù)雜度的不斷提高，尋求一種更為有效的控制算法成為必然。由如下程序程序框圖可知，在每個(gè)采用周期內(nèi)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采樣，并將當(dāng)前的采樣數(shù)據(jù)與給定數(shù)據(jù)比較，并求得二者之間的偏差，利用本次偏差與上一次偏差進(jìn)行計(jì)算，得到本次輸出值，其計(jì)算公式如下： （）上式中：Kp、KI分別為PI調(diào)節(jié)器的比例、積分系數(shù)，Kp的大小影響系統(tǒng)的反應(yīng)速率，但Kp過(guò)大，會(huì)引起系統(tǒng)超調(diào)，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定；調(diào)節(jié)KI的大小可以減小系統(tǒng)的超調(diào)，減小穩(wěn)態(tài)誤差，但過(guò)大的積分系數(shù)會(huì)減慢系統(tǒng)的反應(yīng)速率，在具體參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)遵循一般的原則，這樣可以提高參數(shù)調(diào)節(jié)效率。 （）上式相減，可得： 鈭唘k=ukuk1=Kpekek1+KITsamek （）通過(guò)上述可以看出，數(shù)字增量式算法只要算出當(dāng)前和上一拍的偏差就可以計(jì)算出輸出的偏差量。下面是典型的數(shù)字PI控制器的設(shè)計(jì)步驟：當(dāng)輸入誤差函數(shù)為et，輸入函數(shù)為Ut時(shí)，PI控制器的傳遞函數(shù)如下 （）該方程在時(shí)域中的表達(dá)式如右：ut=Kpiet+etdt+KIetdt （）其中Kp=Kpi為比例因子，KI=1蟿為積分常數(shù)。下面主要對(duì)2種調(diào)節(jié)器進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)。由于電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使得速度時(shí)間常數(shù)較大，系統(tǒng)響應(yīng)較慢，故需添加電流調(diào)節(jié)器作為系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)，從而加強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾源擾動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)的能力，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和反應(yīng)速度。為了是系統(tǒng)具有更好的靜、動(dòng)態(tài)性能，通常采用帶轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)控制。、電流調(diào)節(jié)器算法設(shè)計(jì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)一般都是以轉(zhuǎn)速為給定量，并使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨給定值進(jìn)行控制。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在打印機(jī)初始化后進(jìn)行一次打印機(jī)自檢，通過(guò)預(yù)先寫(xiě)入的固定數(shù)據(jù)檢驗(yàn)打印機(jī)與DSP之間通訊是否正常，若自檢通過(guò)，系統(tǒng)將完成數(shù)據(jù)的傳輸打印。發(fā)送完畢后，置位發(fā)送標(biāo)志，清空發(fā)送器，以結(jié)束本次發(fā)送，然后等待新的發(fā)送命令。并根據(jù)功能碼的不同完成相應(yīng)的回復(fù)數(shù)據(jù)幀，為發(fā)送Modbus回復(fù)消息做準(zhǔn)備。1)：Modbus幀解析流程首DSP讀取數(shù)據(jù)幀，并判斷該數(shù)據(jù)幀是否合法，如不合法則放棄本次數(shù)據(jù)返回主程序，否則接下來(lái)控制器對(duì)數(shù)據(jù)幀中的從機(jī)地址進(jìn)行判斷，如果從機(jī)地址與本機(jī)相符，則對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行LRC計(jì)算并校驗(yàn)Modbus數(shù)據(jù)幀中的LRC值與計(jì)算得到的LRC是否相等，若計(jì)算的LRC值與Modbus數(shù)據(jù)幀中的LRC不相等時(shí)，則放棄本次數(shù)據(jù)并返回主程序，否則系統(tǒng)進(jìn)入Modbus幀處理下一個(gè)環(huán)節(jié)。 觸摸屏與DSP通訊流程圖首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，開(kāi)總中斷，然后對(duì)串口進(jìn)行初始化，；等待串口接收中斷，如果有中斷發(fā)生，通過(guò)查詢串口中斷發(fā)送標(biāo)志TXRDY是否為1，如果是1，表示發(fā)送器緩沖器SCITXBUF為空，準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)幀，寫(xiě)數(shù)據(jù)到發(fā)送緩沖器的操作可以自動(dòng)清除TXRDY，故無(wú)需軟件清0；當(dāng)捕獲到Modbus ASCII數(shù)據(jù)幀接收完畢標(biāo)志后即接收到ASCII字符0D和0A，系統(tǒng)進(jìn)入Modbus ASCII幀處理模塊，這個(gè)過(guò)程包括根據(jù)不同的功能碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析解包然后組包，最后將組包后的Modbus ASCII回復(fù)消息幀發(fā)送給主機(jī)。當(dāng)觸摸屏收到應(yīng)答報(bào)文后，對(duì)報(bào)文進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，即報(bào)文解析過(guò)程，主要包括檢測(cè)從機(jī)地址是否對(duì)應(yīng)且LRC校驗(yàn)結(jié)果是否一致，然后根據(jù)其內(nèi)容中功能碼完成相應(yīng)的功能并顯示在觸摸屏上。本系統(tǒng)利用觸摸屏作為上位機(jī)與DSP通訊，采用Modbus ASCII通訊協(xié)議并按照其規(guī)定的詢問(wèn)報(bào)文格式向控制器發(fā)出通訊指令。Modbus通訊協(xié)議時(shí)應(yīng)用電子控制器的一種通用語(yǔ)言，通過(guò)此協(xié)議，控制器與控制器、網(wǎng)絡(luò)、控制設(shè)備之間通訊。而觸摸屏是工業(yè)控制中最常用的一種人機(jī)界面之一，目前幾乎所有的觸摸屏，驅(qū)動(dòng)程序都是針對(duì)可編程控制器(PLC)而開(kāi)發(fā)的，不能直接與單片機(jī)或DSP通訊。： 定時(shí)器下溢中斷子程序總體流程框圖 INT1中斷服務(wù)子程序 DSP與觸摸屏通訊程序近年來(lái)，隨著信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人機(jī)接口的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)成為現(xiàn)在最為關(guān)注的研究?jī)?nèi)容和主題。本系統(tǒng)在軟件上主要通過(guò)控制繼電器的動(dòng)作切斷主回路的工作電源來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。在雙閉環(huán)直流可逆調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)為調(diào)節(jié)器內(nèi)環(huán)，其輸出直接控制PWM波，速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入。本次設(shè)計(jì)中，我們采用定時(shí)器1下溢中斷，產(chǎn)生頻率為4K的PWM波，定時(shí)器中斷時(shí)間為250us，每次進(jìn)入定時(shí)器中斷將產(chǎn)生一個(gè)PWM波，并在每個(gè)PWM周期內(nèi)進(jìn)行電流調(diào)節(jié)和電流采樣，并設(shè)置一位速度調(diào)節(jié)標(biāo)志Speed_Flag，利用軟件延時(shí)控制速度調(diào)節(jié)標(biāo)志位Speed_Flag，控制周期為5ms，然后在主程序中控制速度調(diào)節(jié)的周期，本設(shè)計(jì)采用每10ms進(jìn)行一次速度調(diào)節(jié)。 由于速度時(shí)間常數(shù)較大，本程序設(shè)計(jì)每40個(gè)PWM周期（即10ms）對(duì)速度進(jìn)行一次調(diào)節(jié)。該中斷系統(tǒng)為一個(gè)兩級(jí)層次的中斷，即CPU中斷和外設(shè)請(qǐng)求中斷。本設(shè)計(jì)采用的高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）TMS320LF2407A其內(nèi)部提供一個(gè)不可屏蔽中斷NMI和6個(gè)按優(yōu)先級(jí)分類的可屏蔽中斷INT1至INT6。本設(shè)計(jì)主要利用中斷服務(wù)子程序來(lái)完成實(shí)時(shí)性強(qiáng)的故障保護(hù)和調(diào)節(jié)器控制。本設(shè)計(jì)產(chǎn)生對(duì)稱的帶死區(qū)控制時(shí)間的PWM波，故將寄存器T1CON初始化設(shè)置為增/減計(jì)數(shù)模式。其原理如下：通過(guò)完成該模塊所有寄存器的初始化操作即可產(chǎn)生符合自己要求的PWM波。為了減少外圍電路設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇產(chǎn)生帶死區(qū)控制時(shí)間的PWM產(chǎn)生發(fā)式可以省去延時(shí)電路的設(shè)計(jì)?？梢酝ㄟ^(guò)利用通用定時(shí)器中的比較操作方式產(chǎn)生PWM波，也可以利用比較單元中的比較操作來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM波的產(chǎn)生。 PWM波形生成子程序PWM波是一種脈寬可調(diào)的脈沖波，用于交直流電動(dòng)機(jī)的電壓調(diào)速。 主程序模塊主程序模塊主要負(fù)責(zé)整個(gè)軟件系統(tǒng)的管理和監(jiān)控，根據(jù)程序中的各個(gè)狀態(tài)標(biāo)志進(jìn)行子程序的調(diào)用。B9064鍵盤(pán)控制位，由窗口右邊 的元件控制鍵盤(pán)的彈出用戶可以使用這個(gè)位來(lái)控制鍵盤(pán)的彈出，當(dāng)輸入成功或取消輸入時(shí)鍵盤(pán)窗口將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。(讀/寫(xiě))B9040隱藏/顯示 快選窗口置ON可以隱藏快選窗口，置OFF則顯示快選窗口(讀/寫(xiě))B9044Recipe Word 儲(chǔ)存至系 統(tǒng)參數(shù)置ON執(zhí)行此功能，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)置OFF。 DSP數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面在系統(tǒng)設(shè)計(jì)地址分配中，系統(tǒng)保留了一些 Local Word(LW)，Local Bit(LB)，Recipe Word(RW) 的地址作特殊用途，需要按照相關(guān)說(shuō)明來(lái)使用這一部分寄存器地址。這里我們直接采用的是離線模擬仿真，離線模擬不會(huì)從PLC或DSP獲取數(shù)據(jù)，只從本地地址讀取數(shù)據(jù)，因此所用的數(shù)據(jù)都是靜態(tài)的。設(shè)計(jì)的工程可以直接在計(jì)算機(jī)上模擬出來(lái)，其效果和下載到觸摸屏再進(jìn)行相應(yīng)的操作是一樣的。當(dāng)每個(gè)取樣周期結(jié)束時(shí)，新的數(shù)據(jù)會(huì)從PLC讀出來(lái)并顯示在趨勢(shì)圖的右側(cè)，其顯示具有實(shí)時(shí)性。這個(gè)元件沒(méi)有任何向量圖或位圖來(lái)表示數(shù)據(jù)。數(shù)值顯示元件用來(lái)顯示指定的PLC寄存器的數(shù)據(jù)。添加數(shù)值輸入元件，可以顯示PLC 寄存器數(shù)據(jù)的當(dāng)前值并可以通過(guò)小鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)來(lái)改變?cè)摷拇嫫鲾?shù)據(jù)。2)：放置元件；常用的元件有位狀態(tài)顯示、位狀態(tài)設(shè)定元件，多位狀態(tài)顯示、多位狀態(tài)設(shè)定元件，而位狀態(tài)切換開(kāi)關(guān)和多位狀態(tài)切換開(kāi)關(guān)是狀態(tài)顯示元件與狀態(tài)設(shè)定元件的組合，它表示了PLC位地址的ON/OFF狀態(tài)，并定義了一塊觸控區(qū)域，當(dāng)啟用時(shí)它可以把相應(yīng)的位地址置為ON或OFF。當(dāng)用戶需要切換基本窗口時(shí)可以使用”切換基本窗口”的命令來(lái)切換到需要的窗口，此時(shí)屏幕會(huì)清屏(公用窗口和快選窗口之外的窗口除外)，將要切換的基本窗口顯示在當(dāng)前屏幕上。當(dāng)改變基本窗口的大小后，其還可以當(dāng)作彈出窗口使用，工程中的任何窗口都可以當(dāng)做底層窗口。然而每個(gè)屏幕都是由幾個(gè)或者數(shù)十個(gè)窗口組成。編程大致分為如下幾個(gè)步驟：1)：創(chuàng)建窗口；窗口是EB500的工程的基本元素。 Easy Manager界面 EB500界面在設(shè)計(jì)人機(jī)界面時(shí)應(yīng)設(shè)置配置好正確的系統(tǒng)參數(shù)，本文中選MODBUS ASCII通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與DSP通訊?？梢允褂肊asybuilder來(lái)配置各種組件。本次設(shè)計(jì)中，我們采用電阻式觸摸屏MT506作為上位機(jī)，DSP作為下位機(jī)，利用上位機(jī)編程軟件EB500編寫(xiě)上位機(jī)程序，從而能方便、高效、實(shí)時(shí)的控制電機(jī)，并將電機(jī)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)圖形方式展現(xiàn)出來(lái)。： 簡(jiǎn)單的CCS開(kāi)發(fā)流程圖CCS主要包括如下部分：1)：CCS代碼生成工具：2)：CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）：3)：DSP/BIOS插件程序和API：4)：RTDX插件、主機(jī)接口和API：： CCS構(gòu)成及接口 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)上位機(jī)一般是指可以發(fā)出控制指令或顯示結(jié)果數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，一般指PC機(jī)，屏幕上用來(lái)顯示各種信號(hào)變化或控制命令。Code Composer Studio是強(qiáng)大的DSP集成開(kāi)發(fā)軟件，它提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，它便于實(shí)時(shí)、嵌入式信號(hào)處理程序的編制和測(cè)試，它能夠加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程，提高工作效率。 CAN通訊接口電路CAN總線通訊協(xié)議是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，直接通訊激勵(lì)最大可達(dá)10km（速率5kbit/s以下），最高傳輸速率可達(dá)1Mbit/s（此時(shí)通訊距離最長(zhǎng)為40m），節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)，通訊介質(zhì)可以使雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。為了有效地增加通訊距離和系統(tǒng)的抗干擾能力，系統(tǒng)使用光電隔離芯片6N137將控制部分和接口部分隔離，收發(fā)電路模塊使用隔離電源供電，該隔離電源與RX485通訊模塊的隔離電源共用。TMS320LF2407A內(nèi)部含有集成的CAN通訊模塊。 74LVC4245功能表輸入 輸入/輸出OEDIR LLA=B輸入LH輸入B=AHXZZCAN（Controller Area Network）即控制器區(qū)域網(wǎng)，主要用于控制各種監(jiān)控設(shè)備，由于其具有良好的功能特性和極高的