【正文】 統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。(2) 國內(nèi)發(fā)展概況我國在電機調(diào)速系統(tǒng)的水平還遠落后于于發(fā)達國家，在電機調(diào)速的很多裝備方面都還不夠成熟。目前 ，國內(nèi)各大專院校、科研單位和廠家也都在開發(fā)數(shù)字直流調(diào)速裝置。在國家十五計劃中，對電機調(diào)速系統(tǒng)方面的研究投入將高達500億元，所以電機調(diào)速系統(tǒng)在我國將有非常巨大的市場需求。雖然本設(shè)計研究的調(diào)速系統(tǒng)無法與國外先進的調(diào)速系統(tǒng)相比擬，但相對國內(nèi)的現(xiàn)狀，本設(shè)計研究還是具有一定的實用價值的 該系統(tǒng)以89C51單片機為核心，用PWM實現(xiàn)直流電機調(diào)速，并介紹PWM的基本原理和占空比調(diào)節(jié)的方法。要求通過單片機外圍的鍵盤按鍵實現(xiàn)速度、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)，并在LCD上實時顯示相關(guān)參數(shù)。通過Kp， Ki和Kd三個參數(shù)的設(shè)定。 在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、幾份、微分控制，簡稱PID控制。（1） 比例調(diào)節(jié) 。加大比例系數(shù)可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，但是，過大時會使系統(tǒng)的動態(tài)質(zhì)量變壞，引起輸出量的震蕩，甚至閉環(huán)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。在積分調(diào)解中，控制器具有累計成分，消除穩(wěn)態(tài)誤差的作用。如果積分時間常數(shù)大，那么積分作用弱，反之為強。引入積分環(huán)節(jié)會降低真?zhèn)€系統(tǒng)的快速性。為了消除自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)震蕩甚至系統(tǒng)的不穩(wěn)定才引入微分環(huán)節(jié)。微分作用將有助于較小超調(diào)量，克服振蕩，從而使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，可以確定系統(tǒng)的根軌跡。根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)的零點位置大概確定系統(tǒng)的主導極點 ，通過對主導極點的分析來確定系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)的動態(tài)性能基本上由接近虛軸的閉環(huán)極點確定。為了便于后面的計算，我們在本文中主要討論閉環(huán)實數(shù)主導極點的作用。如果實數(shù)比共軛復數(shù)極點更接近原點坐標，甚至可以使振蕩過程變?yōu)榉钦袷庍^程。下面我們討論根軌跡可能出現(xiàn)的形式，分析系統(tǒng)的性能指標。一種是兩個兩個實極點，位于實軸上，阻尼比大于1，調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間大于未調(diào)速系統(tǒng)；兩個共軛極點，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間大于未調(diào)速系統(tǒng)。（3） 當兩個實零點位于（0，），閉環(huán)極點一定位于實軸上，系統(tǒng)阻尼比大于1，相當于主導極點，調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間會大于未調(diào)速的系統(tǒng)。一種是兩個實極點位于實軸上，此時阻尼比大于1，調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間大于為調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。（5） 當實零點位于(0,)左邊時，閉環(huán)極點的位置有3種可能。第二種：兩個共軛極點，調(diào)速控制后系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間大于未調(diào)速系統(tǒng)。第三種：，調(diào)速控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間小于未調(diào)速的系統(tǒng)。我們選取第五種情況下的開環(huán)零點位置，其根軌跡如圖4，將系統(tǒng)的開環(huán)零點設(shè)置為 ，那么根據(jù)式子得到：圖4，所以只要給出的值，就可以確定PID的參數(shù)。加入PID控制器后系統(tǒng)階躍響應(yīng)見下頁圖5圖5 3 直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案一：PWM波調(diào)速采用由達林頓管組成的H型PWM電路（）。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)[4]。且對于直流電機，采用軟件延時所產(chǎn)生的定時誤差在允許范圍。1957年，晶閘管（俗稱“可控硅”）問世，到了60年代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，并應(yīng)用于直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，即晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（VM系統(tǒng)）。晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性；晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在以上，其門極電流可以直接用晶體管來控制，不再像直流發(fā)電機那樣需要較大功率的放大器。因此，在60年代到70年代，晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（VM系統(tǒng)）代替旋轉(zhuǎn)變流機組直流電動機調(diào)速系統(tǒng)（GM系統(tǒng)），得到了廣泛的應(yīng)用[6]。另外，由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”，因此必須添置無功補償和諧波濾波裝置。 電機驅(qū)動電路設(shè)計方案圖34所示的電機驅(qū)動電路為H橋式驅(qū)動電路它包括4個三極管和一個電機，電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是因為它的形狀酷似字母H。根據(jù)不同三極管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉(zhuǎn)向。例如，如圖25所示，當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機，然后再經(jīng) Q4回到電源負極。當三極管Q1和Q4導通時，電流將從左至右流過電機，從而驅(qū)動電機按特定方向 轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭指示為順時針方向）。當三極管Q2和Q3導通時，電流將從右至左流過電機，從而驅(qū)動電機沿另一方向轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。PWM的定義:脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓并不精確地等于9V，而是隨時間發(fā)生變化，并可取任何實數(shù)值。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在{0V,5V}這一集合中取值。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。與收音機一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。其中一點就是，模擬電路容易隨時間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。模擬電路還有可能嚴重發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。1）芯片介紹78XX,XX就代表它所輸出的電壓值，能降低電壓45V電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負電壓輸出的79系列。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路。有時在數(shù)字78或79后面還有一個M或L，如78M12或79L24,用來區(qū)別輸出電流和封裝形式等，其中78L調(diào)系列的最大輸出電流為100mA，78M系列最大輸出電流為1A。當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。： IC采用集成穩(wěn)壓器7805和7815，CCCC6分別為輸入端和輸出端濾波電容，穩(wěn)壓二極管D1串接在7805穩(wěn)壓器2腳與地之間，可使輸出電壓U得到一定的提高，輸出電壓U為7805穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二極管D1穩(wěn)壓值之和。 78系列的電源電路 電機的驅(qū)動電路基于三極管的使用機理和特性，在驅(qū)動電機中采用H橋功率驅(qū)動電路，H橋功率驅(qū)動電路可應(yīng)用于步進電機、交流電機及直流電機等的驅(qū)動．永磁步進電機或混合式步進電機的勵磁繞組都必須用雙極性電源供電，也就是說繞組有時需正向電流，有時需反向電流，這樣繞組電源需用H橋驅(qū)動。 H橋的電機驅(qū)動電路 基于霍爾傳感器的測速模塊1）霍爾傳感器的工作原理 霍爾效應(yīng)：在一塊半導體薄片上，其長度為l，寬度為b，厚度為d,當它被置于磁感應(yīng)強度為B的磁場中，如果在它相對的兩邊通以控制電流I，且磁場方向與電流方向正交，則在半導體另外兩邊將產(chǎn)生一個大小與控制電流I和磁感應(yīng)強度B乘積成正比的電勢UH，即UH=KHIB，其中kH為霍爾元件的靈敏度。 工作原理：霍爾開關(guān)集成電路中的信號放大器將霍爾元件產(chǎn)生的幅值隨磁場強度變化的霍爾電壓UH放大后再經(jīng)信號變換器、驅(qū)動器進行整形、放大后輸出幅值相等、頻率變化的方波信號。單位時間內(nèi)輸出的脈沖數(shù)N，因此可求出單位時間內(nèi)的速度V＝NT。 霍爾傳感器的測速電路 LCD顯示模塊1）1602芯片介紹1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。A’。第