基于51系列單片機控制步進(jìn)電機調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計word格式-在線瀏覽
2025-01-27 03:43本頁面
【正文】 本依據(jù)。 本實驗采用的占空比為 。 本設(shè)計采用 步距角為 度 。步進(jìn)電機在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式，到目前為止，驅(qū)動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速越高，力距越大則要求電機的電流越大，驅(qū)動電源的電壓越高。 二、 驅(qū)動器 由于單片機的 I/O 不具有直接驅(qū)動步進(jìn)電機的能力， 故在本系統(tǒng)中 需要 步進(jìn)電機 驅(qū)動器，我們選擇驅(qū)動器為 KD221，該驅(qū)動器具有 輸入電壓范圍廣 ，控制信號輸入方式多樣等特點。 ②、 E低：當(dāng)驅(qū)動電壓小于 10V 時，正極接此座。 ④、 A ,:接電機 A相線圈的二根引線。 、控制信號接線： ①、 CP:接控制器發(fā)給步進(jìn)電機的走步脈沖信號線。 ③、 VP:接 CP 和 CW信號的負(fù)極，即邏輯電路電源的負(fù)極。 三 、 光 電開關(guān) 本系統(tǒng)中 所用傳感器為 EEEX672 關(guān)電開關(guān)，該傳感器 為開關(guān)型傳感器，四個接線腳分別為“ +， L,OUT,”其輸入電壓范圍廣為直流 524V,L 為控制指示端，當(dāng)“ L”與“ +”相連時，傳感器未檢測到物體時 LED 燈發(fā)光，當(dāng)“ L”懸空時則相反， 其特點為 : 1. 動作模式備有遮光時 ON/入光時 ON(可切換型 ) 2. 應(yīng)答頻率為 1KHZ 的高速響應(yīng) 3. 入光 顯示燈明顯 ,容易進(jìn)行動作確認(rèn) . 4. 電源電壓為 DC24V 的廣范圍 5. 備有遮光時入光顯示燈 燈亮型 基于 51 系列單片機 控制 步進(jìn)電機 調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng) 設(shè)計 5 其連接電路如下圖所示： “ L”與“ +”相連時，傳感器未檢測到物體時 LED 燈發(fā)光。 四 、 硬件 設(shè)計 電路圖 下 圖 中 為單片機的最小系統(tǒng) ,其 口分別連接到 LCD1602 的 D0D7引腳 ,與 ,， 相連的按鍵開關(guān)分別控制步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn) ,加速 ,減速 , 分別接 LCD1602 的 RS,RW,E 引腳 。 驅(qū)動電壓為 +12V,用單片 機的 與電機驅(qū)動器的 CW相連控制單片機的轉(zhuǎn)向 , CP相連 ,給驅(qū)動器輸入脈沖 。 SX672 為檢測轉(zhuǎn)速的傳感器外接 +5V 驅(qū)動電壓 ,輸出接入單片機的 T1 腳 。 圖 1 PID控制系統(tǒng)框圖 比例調(diào)節(jié)（ P） 比例調(diào)節(jié)是數(shù)字控制中最簡單的一種調(diào)節(jié)方法。 控制變量 y的大小會朝著減小偏差 e的方向變化 ．比例系數(shù) pk 的大小決定了比例調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的快慢程度 ,pk 大調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的 速基于 51 系列單片機 控制 步進(jìn)電機 調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng) 設(shè)計 7 度快 ，但pk過大會使控制系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào)或振蕩現(xiàn)象 。 另外，雖然比例調(diào)節(jié)器控制規(guī)律簡單，控制參數(shù)易于整定，但缺點是它只能在一種負(fù)載情況下實現(xiàn)無 靜差值的調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載變化時，除非重新調(diào)整相應(yīng)的 )，值的大小，否則控制系統(tǒng)將會產(chǎn)生無法消除的靜差值。 積分常數(shù) iT 的大小決定了積分作用強弱程度， iT 選擇的越小，積分的調(diào)節(jié)作用越強，但系統(tǒng)振蕩的衰減速度越慢。 相反地當(dāng) iT 選擇的越大，積分的調(diào) 節(jié)作用越弱，雖然過渡過程中不容 易出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，但消除偏差 e的時間卻很長。 比例積分微分調(diào)節(jié)（ PID） 加入積分調(diào)節(jié)后，雖可消除靜差，使控制系統(tǒng)靜態(tài)特性得以改善，但由于積分調(diào) 節(jié)器輸出值的大小是與偏差值 e的持續(xù)時間成正比的，這樣就會使系統(tǒng)消除靜差的調(diào)節(jié)過程變慢，由此帶來的是系統(tǒng)的動態(tài)性能變差．尤其是當(dāng)積分常數(shù) iT很大時，情況更為嚴(yán)重。 其調(diào)節(jié)規(guī)律可用 (3)式表示 。 在計算機控制過程中，整個計算過程采用的是數(shù)值計算方法，當(dāng)采樣周期足夠小時，這種數(shù)值近似計算相當(dāng)誰確，使離散的被控過程與連續(xù)過程相當(dāng)接近 。 PID算法是將描述連續(xù)過程的微分方程轉(zhuǎn)化為差分方程，然后，根據(jù)差分方程編制計算程序來進(jìn)行控制計算的 。 下面進(jìn)行 PID控制算法的研究。當(dāng)調(diào)整參數(shù)改善控制性能時，也只須調(diào)整 pk 、 ak 和 bk 的大小即可 。 由算式 (4)可得： 1 222 2 001[ ( ) ]n nnn p n k dki eey k e e T T yTT? ???? ? ?? ? ? ?? （ 6） 用 (4)式減去 (6)式，可得增量式 PID的算式 ： 1 1 2[ ( ) * ( 2 ) ]dn p n n n n n ni TTy k e e e e e eTT? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 7） 其中， 1n n ny y y ?? ? ? 為了編寫程序方便，將 (7)式改寫成下列形式： 12* * *n n n ny A e B e C e??? ? ? ? （ 8） 式中： (1 )dp i TTAk TT? ? ?， (1 2 )dp TBk T? ? ?， * dp TCkT? 從增量式 PID的算式中可知，只要知道了現(xiàn)時以前的三次采樣周期內(nèi)的偏差信號 ne ，1ne?， 2ne? 即可計算出本次采樣周期內(nèi)的控制變量 y的增量 ny? 。其控制算法 的流程圖 為 ： 基于 51 系列單片機 控制 步進(jìn)電機 調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng) 設(shè)計 10 步進(jìn)電機控制流程圖如下： 六 、數(shù)據(jù)處理和分析 PWM 的設(shè)定 我們通過設(shè)定 PWM 來控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速。 步進(jìn)電機的測速 我們通過用軟件設(shè)定一個轉(zhuǎn)速，然后與用光電開關(guān)采集回來的速度相比較，采用閉環(huán)的 PID 控制來達(dá)到步進(jìn)電機穩(wěn)定調(diào)速的目的。同樣，當(dāng)采集回來的數(shù)據(jù)大于 72rpm 時，也改變 PID 的相應(yīng)的參數(shù)來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，讓步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速加起來，使之與 72 rpm 相吻合。同時衷心感謝老師的指導(dǎo)。 bit F_in=0,truer。 sbit P12=P3^2。 sbit LCD_RS = P2^0。 sbit LCD_EN = P2^2。 uchar code cdis1[ ] = {motorspeed: }。 define
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