【正文】 ====================*/includedefine uchar unsigned chardefine BIT 4 //顯示數(shù)字時(shí)的最多位數(shù)（包括小數(shù)點(diǎn)）/*define LCDIO P3sbit LCD_RS=LCDIO^0。謝 辭感謝劉東東老師在我們學(xué)習(xí)過程中給予的大量指導(dǎo)和幫助。在所采用的可控硅過零調(diào)功方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法中，對(duì)于可控硅的過零觸發(fā)與主回路的控制是由軟硬件協(xié)同完成的，而且軟件承擔(dān)了主要的控制任務(wù)，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，降低了成本，可應(yīng)用于需要進(jìn)行電機(jī)調(diào)速控制的不同場(chǎng)合。 有的過程控制系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)節(jié)器比例系數(shù) Kp 調(diào)到最大刻度值時(shí)，系統(tǒng)仍不產(chǎn)生等幅振蕩，對(duì)此，就把最大刻度的比例度作為臨界比例度 Ku 進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。若還不夠滿意，可再作進(jìn)一步調(diào)整。 根據(jù) Ku 和 Tu 值，采用經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各個(gè)參數(shù)，即 Kp、Ti和 Td 的值。臨界比例度法步驟： 將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間 Ti 置于最大（Ti=∞），微分時(shí)間置零（Td=0 ），比例系數(shù) Kp 適當(dāng)，平衡操作一段時(shí)間，把系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。7 系統(tǒng)的調(diào)試過程與測(cè)試 PID 各項(xiàng)系數(shù)臨街比例法整定在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，得到等幅振蕩的過渡過程。PID 算法的程序框圖如圖 所示算法。另外，為了使程序的參數(shù)修改方便，更易于應(yīng)用到其他 PID 控制系統(tǒng)中去，在一開始的參數(shù)賦值程序中，參數(shù)是以十進(jìn)制 BCD 碼浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)的，參數(shù)賦值完成后，緊接著就是對(duì)參數(shù)進(jìn)行二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)的歸一化處理，以及復(fù)合參數(shù) q0,q1,q2 等的計(jì)算。要提高系統(tǒng)的控制精度，在計(jì)算過程中僅取整數(shù)或定點(diǎn)小數(shù)是不夠的，所以本設(shè)計(jì)采用三字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。因?yàn)樗苯佑绊懙较到y(tǒng)的控制精度，以及 PID 算法的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量。這樣系統(tǒng)的控制算法就成為“變系數(shù)增量式積分分離控制算法 ”了，可以通過設(shè)定參數(shù)得到更佳的校正作用。實(shí)驗(yàn)中，也證明了這一分析的正確性。如果 PID 的輸出的控制增量對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為正，則會(huì)抵消一部分增量，但如果PID 輸出的控制增量對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為負(fù)，則會(huì)助長(zhǎng)這一增量。 在 PID 控制器的實(shí)現(xiàn)過程中，發(fā)現(xiàn)不同的電機(jī)除了慣性不同外，還有一個(gè)參數(shù)不容忽略，那就是電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的摩擦力。綜合上面關(guān)于 PID 算法的研究，已經(jīng)得出一個(gè)針對(duì)本系統(tǒng)的 PID 算法——“增量式積分分離 PID 控制算法” 。 由于本系統(tǒng)的控制對(duì)象是一個(gè)具有慣性或稱其為滯后特性的直流電機(jī)，一方面要求控制要盡可能高的反映速度，另一方面也要盡可能減少超調(diào)。圖中，A ，B ，C 分別代表q0,q1,q2。第一種修正方法是一開始就積分，但進(jìn)入限制范圍后即停止累積。另一種算法是積分分離法。一種算法是遇限削弱積分法，其基本思想是：一旦控制變量進(jìn)入飽和區(qū)，將只執(zhí)行削弱積分項(xiàng)的運(yùn)算而停止進(jìn)行增大積分項(xiàng)的運(yùn)算。 而位置式 PID 控制算法也可以通過增量式控制算法推出遞推計(jì)算公式： （69）kkuu????1式（6－9）就是目前在計(jì)算機(jī)控制中廣泛應(yīng)用的數(shù)字遞推 PID 控制算法。TKCBTAdpdpdip?????????由式（6－8）可以看出，如果計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期 T，一旦確定 A、B、C，只要使用前后三次測(cè)量的偏差值，就可以由式（6 －8）求出控制量。由式（6－5）可以得到控制器的第 k－1 個(gè)采樣時(shí)刻的輸出值為： （67）??????????????TeeTeKu kdkjjikpk 211011將式（6－5）與式（6－7）相減并整理，就可以得到增量式 PID 控制算法公式為： （68）21 212111? ???????????????????? ???????kk kdpkdpkdip kkdkikpkkCeBAe eTKeKTK eeTeu其中 .。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的控制量是增量，而不是位置量的絕對(duì)數(shù)值時(shí)，可以使用增量式 PID 控制算法進(jìn)行控制。增量式 PID 控制算法可以避免著重現(xiàn)象發(fā)生。 式（6－5）或式（6－6）表示的控制算法式直接按之前所給出的 PID 控制規(guī)律定義進(jìn)行計(jì)算的，所以它給出了全部控制量的大小，因此被稱為全量式或位置式 PID 控制算法。Kd ―― 微分系數(shù)， 。Ek1―― 第 k－1 次采樣時(shí)刻輸入的偏差值。Uk ―― 第 k 次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值。離散化處理的方法為：以 T 作為采樣周期，k 作為采樣序號(hào)，則離散采樣時(shí)間 Tk 對(duì)應(yīng)著采樣時(shí)間t，用矩形法數(shù)值積分近似代替積分，用一階后向差分近似代替微分，可做如下近似變換： （64）??????????????????????????TeTkedtejtkTt kj ,上式中，為了表示方便，將類似于 e（Tk）簡(jiǎn)化成 ek 等。 位置式 PID 算法由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差計(jì)算控制量，而不像模擬控制那樣連續(xù)輸出控制量，進(jìn)行連續(xù)控制。微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成 PD 或 PID 控制器。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成 PI 調(diào)節(jié)器或 PID 調(diào)節(jié)器。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù) Ti，Ti 越小，積分作用就越強(qiáng)。積分調(diào)節(jié)作用：使系統(tǒng)消除靜態(tài)誤差，提高無誤差度。比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差，屬于“即時(shí)”型調(diào)節(jié)控制。實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)受控對(duì)象的特性和控制的性能要求，靈活地采用不同的控制組合，如：圖 PID 控制算法框圖比例（P）控制器： （61）??teKp*比例積分（PI）控制器： （62）??dteTtip?0比例積分微分（PID）控制器： （63）??dteTKp*式中，Kp 為比例運(yùn)算放大系數(shù)，Ti 為積分時(shí)間， Td 為微分時(shí)間。在 PID 控制系統(tǒng)中，完成 PID 控制規(guī)律的部分稱為PID 控制器。因此，熟讀 LCD 驅(qū)動(dòng)芯片使用手冊(cè)也是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。僅在本小節(jié)強(qiáng)調(diào)以下內(nèi)容：LCD 使用的關(guān)鍵是根據(jù)顯示需要正確地對(duì)其進(jìn)行初始化設(shè)置，而一般情況下不用考慮如何向它讀寫指令或數(shù)據(jù)，因?yàn)橹圃鞆S商所給的使用資料里就附有驅(qū)動(dòng)程序，如果沒有也可以從網(wǎng)上搜索下載得到。程序框圖如圖 。在沒有位選擇的情況下對(duì)設(shè)定值整體進(jìn)行減 加 1；在有位選擇的情況下僅對(duì)相應(yīng)位進(jìn)行減 加 1，并且當(dāng)按著不釋放按鍵時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)減 加1，同時(shí)允許循環(huán)減、加（既當(dāng)某位為 0 時(shí)，在減 1 則為 9，某位為 9 時(shí)，加 1則為 0） 。4 只按鍵一只用來位循環(huán)選擇，告訴單片機(jī)要調(diào)整的是設(shè)定值的個(gè)位、十位、百位還是千位。通過這種非均勻的速度采樣方式可以使電機(jī)在高速情況下，實(shí)現(xiàn)高速度高精度的控制。其程序框圖如圖 。實(shí)驗(yàn)表明，此方法降低了系統(tǒng)采集轉(zhuǎn)速中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在程序的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)嚴(yán)重不符合要求的測(cè)量數(shù)據(jù)否為“0”為“1”否否是是否是進(jìn)入中斷檢測(cè)中斷標(biāo)志開定時(shí)器記時(shí)設(shè)中斷標(biāo)志為“1”系統(tǒng)時(shí)間初始化中斷返回關(guān)閉定時(shí)器及總中斷判斷數(shù)據(jù)是否正常保存數(shù)據(jù)是否“采 5”處理？說明：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速過低時(shí)，如果進(jìn)行采 3 取 5 處理將會(huì)使控制速度太低，同時(shí)低速狀態(tài)的錯(cuò)誤發(fā)生幾率較小，所以不采用采 5 取3 求平均處理。圖 LCD 顯示電路與單片機(jī)的接口4 系統(tǒng)總程序框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序程序框圖如圖 所示，概述了程序的總體結(jié)構(gòu)和工作過程。 LCD 顯示電路與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中采用的 LCD——1602 是一種用 5x7 點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行 16 個(gè)字、2 行 16 個(gè)字、2 行20 個(gè)字等等與外部 CPU 接口采用并行或串行方式控制。在給定時(shí)間內(nèi)，負(fù)載得到的功率可用下式表示： （31）UINnP?式中 P ──負(fù)載得到的功率；n ──給定時(shí)間內(nèi)可控硅導(dǎo)通的正弦波個(gè)數(shù)；N ── 給定時(shí)間內(nèi)交流正弦波的總個(gè)數(shù)；U ──可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓有效值；I ──可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流有效值?？煽毓栌|發(fā)電路原理圖如圖 所示。此電路的工作原理是：交流電源經(jīng) R12 加到兩個(gè)反并聯(lián)光電二極管上，在交流電源的正、負(fù)半周，二極管 1 d 和 2 d 輪流導(dǎo)通，從而使 T1 和 T2 也輪流導(dǎo)通，在導(dǎo)通期間 V0 輸出低電平，只有在交流電源過零的瞬間，兩個(gè)二極管均截止，V0 輸出高電平，因此 V0 端得到周期為 10ms 的脈沖信號(hào)，該信號(hào)送至 89s52 的 INT0 引腳。設(shè)計(jì)中利用兩個(gè)光電耦合器實(shí)