【正文】 }
。 ge=num。 bai=sv%100/10。 delay(5)。i++) { P2=chose[i]。 for(i=0。 shu[4]=b%100/10。 shu[2]=a%10。 shu[0]=a/100。y)。x) for(y=110。 for(x=z。 //PID 計算參數 signed char T=20,Kp=30,Td=8,Ti=100,q0,q1,q2。 //定義計數值 uchar sec,tt,flag,flag1,flag2,flag3。 uint shu[6]={1,2,3,4,5,6}。 uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f }。 sbit p35=P3^5。 sbit p32=P3^2。應用實例，北京科技出版社， 1993 【 22】 黃賢武，傳感器實際應用電路設計，成都電子科技大學出版社， 1997 【 23】 李廣軍，實用接口技術，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，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。 再次感謝在這次畢業(yè)設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、接口及應用，北京郵電大學出版社， 2020 【 2】 唐正， Proteus 在單片機教學中的應用 ，華中科技大學， 2020 【 3】 羅金成， 智能全數字直流調速系統(tǒng)理論研究與設計 ，武漢理工大學， 2020 【 4】 徐英鳳， 直流調速控制系統(tǒng)的研究與設計 ，沈陽理工大學， 2020 37 【 5】 王新嵐， 淺談直流調速系統(tǒng)的發(fā)展 ，吉林工程技術師范學院學報， 2020 【 6】 盧純， 提高供電企業(yè)電氣設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)的研究設計 ，西北工業(yè)大學， 2020 【 9】 閆哲峰， 基于 MATLAB 的直流電機調速系統(tǒng)性能仿真研究 ，中國農業(yè)大學， 2020 【 10】 楊琳琳， 數字直流調速系統(tǒng)的設計與實現 ，合肥工業(yè)大學， 2020 【 11】 楊詠梅， 無刷直流電機的 DSP 調速控制的設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，單片機技術課程設計與項目實例，中國電力出版社，2020 【 13】 吳黎明 , 王桂棠 , 洪添勝 ,單片機原理及應用技術，科學出版社 ,2020 【 14】 童 詩白，模擬電子技術基礎，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，北京航空航天大學出版社， 1993 【 17】 閻石，數字電子技術基礎（第三版），高等教育出版社， 1989 【 18】 葉挺秀，應用電子學，浙江大學出版社， 1994 【 19】 朱承高，電工及電子技術手冊，高等教育出版社， 1990 【 20】 李朝青，單片機原理及接口技術，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。在設計過程、論文寫作期間，正 是朱老師的指點和師兄的從旁協助才能順利完成。 致謝 在本次設計論文完成之際，首先要向我的指導老師表示真誠的謝意。 單片機作為已經發(fā)展了 30 年的成熟產品，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。 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。本文完成了基于單片機的直流電機控制系 統(tǒng)的設計與模擬。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路技巧都能向前邁一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好基礎。真正難的是把理論聯系到實踐中去，這次的畢業(yè)設計，我選的是直流電機控制系統(tǒng)的設 計，通過這次設計，我發(fā)現要想做成一 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。 第六章 結論及致謝 結論 在學習單片機理論課時就感覺內容很多，知識點眾多，且繁瑣。在掃描顯示方式中，所有數碼管的 8個筆劃段 ah 同名端連在一起 ，所有數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。通過單片機的定時器掃描， 就是采用分時的方法，使各個數碼管逐個輪流受控顯示。 圖 515 鍵盤程序流程 33 顯示單元 顯示模塊是實現人機對話的重要部分 ,本設計采用了結構簡單的 LED 顯示。 其程序流程如圖 514 所示。 PID 算法 本系統(tǒng)設計的核心算法為 PID 算法，它根據本次采樣的數據與設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果控制 PWM 脈沖的占空比來實現對加在電機兩端電壓的調節(jié)，進而控制電機轉速。如需要再次設定，應按清除按鈕，然后按數字鍵，即可再次設定。設定期望轉速，然后選擇一下電機的正轉或者反轉，這時正反轉指示燈就會亮，停止指示燈滅，按兩下確認鍵，電機就會按照我們設定的速度轉起來。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 要在現場調試時進行修正。 30 PID 參數是根據控制對象的慣量來確定的。 ④ 引入適當的實際微分系數 DK 和實際微分時間 DT ，此時可適當增大比例系數 PK和積分系數 IK 。否則，將原比例系數 PK 增大一些，再調整積分系數 IK ，力求改善控制過程。 ② 取比例系數 PK 為當前的值乘以 ，由小到大增加積分系數 IK ，同樣讓擾動信號作階躍變化，直至求得滿意的控制過程。 表 擴充臨界比例度法整定參數 控制度 控制規(guī)律 T PK IT DT PI KT K? KT PID KT K? KT KT PI KT K? KT PID KT K? KT KT 29 PI KT K? KT PID KT K? KT KT PI KT K? KT PID KT K? KT KT （ 2） 經驗法 經驗法是 靠 工作人員的 經驗及 對 工藝的熟悉 程度 ，參考測量值跟蹤與設定值曲 線， 來 調整 P、 I、 D 三者參數 的大小 的，具體操作可按以下口訣進行： 參數整定找最佳，從小到大順序查 ； 先是比例后積分，最后再把微分加 ； 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 ； 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 ； 曲線偏離回復慢，積分時間往下降 ； 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 ， 微分時間應加長 。通常，當控制度為 時，就可以認為 DDC 與模擬控制效果相當；當控制度為 時， DDC 比模擬控制效果差。 控制效果的評價函數通常用誤差平方面積 ??0 2 )(te表示。 ② 用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作：工作時，去掉積分作用和微分作用，使調節(jié)器成為純比例調節(jié)器，逐漸減小比例度 ? （ PK/1?? ）直至系統(tǒng)對階躍輸入的響應達到臨界振蕩狀態(tài)，記下此時的臨界比例度 K? 及系統(tǒng)的臨界振蕩周期 kT 。 （ 1） 擴充臨界比例度法 這種方法適用于有自平衡特性的被控對象。當然，這是一種近似的方法，有時可能略嫌粗糙，但相當適用，可解決一般實際問題。因此，實際用得較多的還是工程整定法。 PID 調節(jié)器的參數整定方法有很多，但可歸結為理論計算法和工程整定法兩種。一般來說，要求被控過程是穩(wěn)定的，能迅速和準確地跟蹤給定值的變化，超調量小，在不同干擾下系統(tǒng)輸出應能保持在給定值，操作變量不宜過大，在系統(tǒng)和環(huán)境參數發(fā)生變化時控制應保持穩(wěn)定。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節(jié)規(guī)律相結合，組成 PD 或 PID 控制器。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。因此，可以改善系 統(tǒng)的動態(tài)性能。積分作用常與另兩種調節(jié)規(guī)律結合，組成 PI 調節(jié)器或 PID 調節(jié)器。積分作用的強弱取決與積分時間常數 Ti， Ti 越小，積分作用就越強。 積分調節(jié)作用：使系統(tǒng)消除靜態(tài)誤差，提高無誤差度。 如圖 511 PID 算法框圖 27 PID 是一種線性控制器 , 它根據給定值 r ( t ) 與實際輸出 y( t ) 構成控制偏差 . e ( t ) = r ( t ) y( t ) （公式 55） 將偏差比例 ( P ) 、積分 ( I ) 和微分 ( D) 通過一定的線性組合構成控制量 u ( t ) 對被控對象進行控制 . 三個基本參數 Kp， Ti， Td 在實際控制中的作用研究 比例調節(jié)作用：是按比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現了偏差，比例調節(jié)立即產生調節(jié)作用用以減少 偏差，屬于“即時”型調節(jié)控制。 在本設計中是通過 PID 數值計算后得出一個延時時間，可以調節(jié)高低電平作用的時間，進而起到調節(jié)直流電機的輸入電壓，從而達到電機的調速目的。 脈沖寬度調制（ PWM）是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調制晶體管柵極或基極的偏置，來實現開關穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用 微處理器 的數字信號對 模擬電路 進行控制的一種非常有效的技術。 S 控制對象 y(t) ＋ ＋ ＋ u(t) ＋ － e(t)（ t） 圖 510 橋式 PWM 斬波器原理電路及輸出電壓波形 a：原理圖 b：輸出電壓波形 再使 V V3同時導通 T2秒后同時關斷，如此反復，則電機電樞端電壓如圖 510b 所示。設 V V4先同時導通T1秒后同時關斷，間隔一定時間（為避免電源直接短路。當需要早正、反向兩個方向調速運轉，即可逆調速時，就要使用 510a 所示的橋式（稱為 H型）斬波電路。使用下面三種方法中的任何一種，都可以改變 ? 的值，從而達到調壓的目的： （ 1）定寬調頻法： T1保持一定，使 T2在 0∞范圍內變化； （ 2）調寬調頻法： T2保持一定，使 T1在 0∞范圍內變化； （ 3）定頻調寬法： T1+ T2=T 保持一定，是 T1在 0T 內變化。如此反復，則電樞端電壓波形如圖 59b中所示。 圖 59 為 PWM 斬波器的原理圖及輸出電壓波形。 晶閘管的相控調壓或 PWM 斬波器調壓比串電阻調壓損耗小，效率高。因此，隨著電子技術的進步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制方法。 設直流電源電壓為 Ud,將電樞串聯一個電阻 R，接到電源 Ud，則 a d aU U I R?? （公式 52） 顯然，調節(jié)電阻 R即可改變電壓，達到調速的目的。勵磁控制法控制磁通 ? ，其控制功率雖然較小，但低速時受到磁極飽和的限制，高速時受到換向火花和換向器結構強度的限制；而且由于勵磁線圈電感較大，動態(tài)響應較差。 模擬 PWM發(fā)生器 眾所周知，直流電動機轉速 n 的表達式為 24 a a aeU I Rn C?? ?? (r/min) （公式 51） 式中 aU —— 電樞端電壓（ V） aI —— 電樞電流（ A） aR?—— 電樞電路總電阻（ ? ）； ? —— 每級磁通量 （ Wb）； eC —— 與電機結構有關的常數。 PROTEUS 軟件中的電機模塊提供了一個輸出脈沖，每當