【正文】 整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。根據(jù)上訴方法，：次數(shù)設(shè)定設(shè)定設(shè)定設(shè)定（r/min）超調(diào)量調(diào)節(jié)時(shí)間（s）誤差150010018％420010015％534010022％114101005％6501001％12621006％87801002%1581008％591009％7101008％61101006%512101007%5131006%7通過觀察得出該系統(tǒng)比較合適的P、I、D三者的參數(shù)值為: =, =, =。④引入適當(dāng)和，此時(shí)和適當(dāng)增大。否則，的取值增大一些，再調(diào)整的取值，力求改善控制過程。②，的值根據(jù)觀測(cè)情況賦值，同時(shí)加以階躍變化，的擾動(dòng)信號(hào)，直至求得滿意的控制過程。調(diào)試的原則為：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(fù)慢，積分時(shí)間往下降；曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)。為此本人用PROTEL軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與PCB板的制作；成功的把硬件做了出來。從這里可以看出速度v的誤差主要是由圓盤邊緣上的凹槽數(shù)的多少?zèng)Q定的，為了減少系統(tǒng)誤差應(yīng)盡量提高凹槽的數(shù)量，在本次設(shè)計(jì)中取凹槽數(shù)N為60，采樣時(shí)間t為1s。由于本設(shè)計(jì)主要針對(duì)高速時(shí)的PID速度控制，所以選擇用M法測(cè)速。 鍵盤電路6 軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中主流程是控制的基礎(chǔ)，： 程序流程圖 算法實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)采用增量型的PID控制算法，根據(jù)計(jì)算公式只要知道三個(gè)相鄰時(shí)刻的誤差e(n)、e(n1)、e(n2)即可通過程序運(yùn)算求出用于控制直流電機(jī)的電壓u(n)，計(jì)算誤差或計(jì)算精度對(duì)控制量的影響較小。引腳說明：第1腳：VSS，為電源地第2腳：VDD，接+5V電源第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，調(diào)節(jié)加在VL上的電壓即可控制對(duì)比度[12]第4腳：RS寄存器選擇，高、低電平時(shí)分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器[12]第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高、低電平時(shí)分別對(duì)應(yīng)讀操作，寫操作。根據(jù)光電耦合器的工作原理可知，當(dāng)有物體擋在光耦中間時(shí)光耦不導(dǎo)通，此時(shí)光耦集電極輸出為高電平；當(dāng)光耦之間沒物體擋時(shí)光耦導(dǎo)通，集電極電壓被拉低，此時(shí)光耦集電極輸出為低電平。IN1IN4輸入引腳為標(biāo)準(zhǔn)TTL 邏輯電平信號(hào)，用來控制H橋的開與關(guān)即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。其中輸出腳（SENSEA和SENSEB）用來連接電流檢測(cè)電阻，Vss接邏輯控制的電源。電壓是否穩(wěn)定關(guān)系到控制系統(tǒng)的性能，根據(jù)資料知用W7805與W7812作為整流電路的穩(wěn)壓塊能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。采用7807812芯片實(shí)現(xiàn)5 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)組成以AT89S52為控制器核心，轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊產(chǎn)生的規(guī)則脈沖接到T0定時(shí)器的外部引腳（)；經(jīng)過計(jì)算得出實(shí)際轉(zhuǎn)速，41鍵盤與LCD1602液晶作為人機(jī)接口。 采用LCD1602液晶顯示模塊（5）鍵盤模塊：復(fù)位按鈕按下系統(tǒng)停止一切工作。K2按鍵用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，默認(rèn)是正轉(zhuǎn)，按鍵第一次按下電機(jī)反轉(zhuǎn)，按鍵按下第二次電機(jī)正轉(zhuǎn)。此部分比較簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的按鍵控制功能如下。 鍵盤模塊設(shè)計(jì)方案此模塊實(shí)現(xiàn)功能：通過按鍵的按下與松開可以啟動(dòng)、停止直流電機(jī)，對(duì)直流電機(jī)的速度設(shè)定值進(jìn)行修改以及正反轉(zhuǎn)的控制。[12]電路簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，因此采用LCD1602作為顯示方案比較適合。因此用數(shù)碼管顯示的方案行不通。但由于用到的數(shù)碼管數(shù)量比較多，這就為電路的設(shè)計(jì)與PCB板的制作帶來很大的麻煩。因此可以有以下兩種設(shè)計(jì)方案。對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案，方案二比較合適。[5]通過脈沖計(jì)數(shù)，對(duì)速度進(jìn)行測(cè)量。方案二：光電耦合器。方案一：采用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速，旋轉(zhuǎn)編碼器是一種工業(yè)控制上最常見的一種測(cè)速工具，對(duì)環(huán)境要求不高，性能穩(wěn)定，精度高力矩小，耗能低可靠使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)方案此模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能為通過相應(yīng)的檢測(cè)電路采集電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，按照計(jì)算公式在控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理計(jì)算得出電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)者不需要對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)考慮很多，可將重點(diǎn)放在算法實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)中，大大的提高了工作效率。因此此中方案不宜采用。 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案此模塊接收來自AT89S52芯片的信號(hào)，控制加在直流電機(jī)電樞上的電壓的大小與方向，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，根據(jù)控制要求有以下兩種設(shè)計(jì)方案。此種方案可靠性、安全性高，對(duì)能源的利用率高，并且電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)。方案一：采用干電池做為供電電源，干電池供電電壓穩(wěn)定，芯片不會(huì)因電源的波動(dòng)而影響其性能，但是由于需要12V,5V兩種不同的直流源攜帶不方便，電池不耐用需要頻繁更換既成本偏高又污染環(huán)境。因此經(jīng)過深思熟慮決定采用方案二。AT89S52芯片應(yīng)用比較普及且價(jià)格便宜，在市場(chǎng)很容易購(gòu)買到，而且網(wǎng)上容易找到以AT89S52為核心的控制相關(guān)例子，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大的幫助。方案二：以AT89S52為控制器的核心處理器，At89s52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。芯片運(yùn)算速度快與低功耗有效的緩解了系統(tǒng)功耗與數(shù)據(jù)處理速度之間的矛盾，同時(shí)帶四通道PWM脈沖輸出可以按照控制要求產(chǎn)生相應(yīng)的PWM占空比。根據(jù)控制要求有以下兩種解決方案。在運(yùn)行過程中控制器產(chǎn)生PWM脈沖送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，經(jīng)過放大后控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)利用速度檢測(cè)模塊將當(dāng)前轉(zhuǎn)速反饋到控制器中，控制器經(jīng)過數(shù)字PID運(yùn)算后改變PWM脈沖的占空比，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)控制的目的。[13]4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。[13]基本數(shù)字PID控制算法有：數(shù)字PID位置型控制算法和數(shù)字PID增量型控制算法。由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是離散系統(tǒng)，所以要將連續(xù)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器函數(shù)D(s)等效為離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)D(z)。 數(shù)字PID控制在DDC系統(tǒng)中，用計(jì)算機(jī)取代了模擬器件，控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)是由計(jì)算機(jī)軟件來完成的。圖中，r(t)是給定值，y(t)是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，給定值與實(shí)際輸出構(gòu)成控制偏差e(t)e(t)=r(t)y(t)e(t)作為PID控制的輸入，u(t)作為PID控制器的輸出和被控對(duì)象的輸入。+12V直流電機(jī)的調(diào)速原理圖,給定速度n0(t)與實(shí)際速度n(t)相比較，其差值e(t)=n0(t)n(t),經(jīng)過PID控制器運(yùn)算及信號(hào)放大，輸出電機(jī)控制電壓u（t），改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。下面分別介紹模擬PID、數(shù)字PID及其參數(shù)整定方法。根據(jù)偏差的比例（P）、積分（I）、微分（D）進(jìn)行的控制，稱為PID控制。如圖所示： 3 PID控制技術(shù) PID參數(shù)組成控制算法是微機(jī)化控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，整個(gè)系統(tǒng)的控制功能主要由控制算法來實(shí)現(xiàn)。目前，在直流電動(dòng)機(jī)的控制中，主要使用第3種方法。（3）定頻調(diào)寬法：保持周期（或頻率）不變，同時(shí)改變。以下是三種可改變占空比的方法：（1）定寬調(diào)頻法:保持不變，改變，從而改變周期（或頻率）。由上式可知，當(dāng)電源電壓不變的情況下，電樞的端電壓的平均值為，因此改變占空比D就可以改變端電壓的平均值，從而達(dá)到調(diào)速的目的，這就是PWM調(diào)速原理。下式是占空比計(jì)算公式：式中t1表示一個(gè)周期內(nèi)開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間，T表示一個(gè)周期的時(shí)間。在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用其中脈寬調(diào)制(PWM)應(yīng)用更為廣泛。如：由交流電源供電，使用晶閘管整流器進(jìn)行相控調(diào)壓；脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)壓等等。傳統(tǒng)的改變電壓方法是在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)電阻，通過調(diào)節(jié)電阻改變電樞電壓，達(dá)到調(diào)速的目的，這種方法效率低、平滑度差，由于串聯(lián)電阻上要消耗電功率，因而經(jīng)濟(jì)效益低，而且轉(zhuǎn)速越慢，能耗越大。所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的方法是電樞控制法。[1]由上式可知，直流電機(jī)的速度控制既可采用電樞控制法，也可采用磁場(chǎng)控制法。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。軟件部分采用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，其優(yōu)