【正文】 面的數(shù)字表示的，如 7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V， 7806 表示輸出電壓為正 6V。當(dāng)然，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用還有一些事項(xiàng)要稍加注意，比如針對(duì)大功率的條件下，必須在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器，小功率的話就 不需考慮這個(gè)問題了。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PWM 實(shí)現(xiàn)方式 調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器是 PWM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)的核心，就定時(shí)器而言，選用不同的單片機(jī)，它定時(shí)器的特點(diǎn)一般都會(huì)不同，就算是相同型號(hào)的單片機(jī)， 如果它選擇的定時(shí)器工作方式不同，或者選用的晶振不同，那么它定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系也會(huì)不相同?，F(xiàn)在假如定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器為 n 位，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為 f ，那么定時(shí)時(shí)間與定時(shí)器初值的關(guān)系為： 61 10)2( ???? fNTtwn （ 41） 式中， N 個(gè)機(jī)器周期的時(shí)鐘數(shù)； wT 定時(shí)器定時(shí)初值。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，常常是由已選擇的 具體的機(jī)型，然后給出它相應(yīng)的值。綜上所述，我們知道要想控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，我們需要控制占空比，而要達(dá)到控制占空比的目的，我們僅僅只需通過設(shè)定不同的定時(shí)初值 wT 來改變占空比就行了。 sbit PWM=P1^0。 TH0=(65536500)/256。 EA=1。 TR0=1。 TL0=(65536500)%256。 } void main() { init()。 num=0。 初始化子程序 —— 主要是完成一些系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和變量的初始化和硬件器件工作方式的設(shè)定等工作，如圖 42。 此程序共有 2 個(gè)中斷源：外部中斷 0，用于電機(jī)故障處理；外部中斷 1，用于鍵盤輸入處理。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)問題時(shí)向 CPU 申請(qǐng)中斷。 外部中斷 1模塊設(shè)計(jì) 外部中斷 1 是鍵盤輸入中斷，高優(yōu)先級(jí)。讀取鍵值，按其實(shí)際功能進(jìn)行操作。T0用來定時(shí)， T1用來計(jì)數(shù)， T0和 T1 均工作于方式 1。 圖 43 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷子程序框圖 圖 44故障保護(hù)中斷子程序框圖 當(dāng)故障保護(hù)引腳的電平發(fā)生跳變時(shí)申請(qǐng)故障保護(hù)中斷，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)采用定時(shí)中斷。 鍵盤 /顯示模塊設(shè)計(jì) 鍵盤 /顯示模塊核心控制器件是 8279，由軟件設(shè)置為 8字符顯示，左端送入，編碼掃描鍵盤，雙鍵互鎖，內(nèi)部時(shí)鐘頻率設(shè)置為 100KHz。 圖 45 顯示子程序 選通個(gè)位 ? 是 否 選通個(gè)位 ? 是 否 選通個(gè)位 ? 是 否 選通個(gè)位 ? 是 否 顯示個(gè)位 顯示十位 顯示百位 顯示千位 返回 延時(shí) 延時(shí) 延時(shí) 分解速度值到顯示緩沖區(qū) 延時(shí) 顯示完畢 ? 否 是 圖 46測(cè)速子程序 數(shù)字 PID控制器 PID 控制器原理 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的 調(diào)節(jié)器 控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù) 不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。 積分（ I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于 零。 微分（ D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后 (delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例 +微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過 程中的動(dòng)態(tài)特性。 將模擬的 PID算式 ? ? ? ? ? ? ? ? 001 udt tdeTdtteTteKtu tDIp ??????? ??? ? (42) 用求和的方式代替積分；用增量的方式代替微分 .則可作如下近似 ktt? (k=0, 1 ,2,…… ..) ? ? ? ? ????? ??kjkjt ejTjTetdtte000 (43) 進(jìn)行離散處理有 ? ?00 1 ueeTTeTTeKu kj kkDjIkpk??????? ???? ?? (44) 這便是增量式 PID 算式，由于它的每次輸出均與過去有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì) Ek 進(jìn)行累加，故工作量大。對(duì)三式稍作推導(dǎo)即得到下式 。如圖 47所示 . 圖 47 PID流程圖 開 始 計(jì)算 NK存入 46H— 48H 計(jì)算 ANK存入 4CH— 4EH 計(jì)算 Δ NK存入 4CH— 4EH 計(jì)算 CNK2存入 4FH— 51H 計(jì)算 ANK+BNK1存入 4CH— 4EH 計(jì)算 BNK1存入 4FH— 51H 否，取 Δ NK整數(shù) N 降速 N轉(zhuǎn) 更新 NK1,NK2 是，取 Δ NK整數(shù) N Δ NK0 提速 N轉(zhuǎn) 返 回 AT89C51 開始 圖 48 調(diào)速軟件系統(tǒng)框圖 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 存放計(jì)數(shù)器 T1中的值 是否計(jì)夠20次？ 累加 20次的計(jì)數(shù)值 計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速 n=60M/ZTc 給出 PID運(yùn)算參數(shù) TI、 TD、 KP 調(diào)用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器運(yùn)算 保存運(yùn)算結(jié)果 將實(shí)際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制， 送入顯示 RAM顯示 返回中斷 重新設(shè)定定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的 初值并啟動(dòng) 重新設(shè)定定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 的初值并啟動(dòng) N Y 5 系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 本次系統(tǒng)仿真采用控制系統(tǒng)仿真軟件 ，使用 MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法有兩種 ： 一是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用 MATLAB的Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究 ； 另外一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用 Power System工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新 方法。 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置 結(jié)合本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖圖，如圖 51 圖 51無靜差直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的框圖 下面我們將分別給出閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。假如主電路電流連續(xù)，則動(dòng)態(tài)電壓方程為： EdtdILRIU ddd ???0 nCE e? （ 51） 忽略粘性摩擦及彈性轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)軸上的動(dòng)力學(xué)方程為： dtdnGDTTLe 3752?? 電磁轉(zhuǎn)矩 dme ICT ? （ 52） 式中 LT —— 包括電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ）。 mC —— 額定勵(lì)磁下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)（ ）， em CπC30? ，將上述微分方程式加以整理可得 )dtdITR (IEU dLdd ???0 dtdERTII mdLd ?? （ 53） 其中 L/RTL ? ————— 電磁時(shí)間常數(shù)； mem CCRGDT 375 2? ——— 電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)； mLdL /CTI ? ———— 過載電流（ A）。積分控制可以使系統(tǒng)在偏差電壓為零時(shí)保持恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速，因此，采用比例積分調(diào)節(jié)器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是無靜差調(diào)速系統(tǒng)。 在 MATLAB 命令窗口中輸入： Ra=。Ka=。f=。 G1=tf(Ka,[La Ra])。 dcm=ss(G2)*[G1,1]。 dcm1=tf(dcm) 運(yùn)行結(jié)果為： Transfer function from input 1 to output: 10／ s^2 + 14 s + 43 RTmS 1Ce Ud0（ s） IdL（ s） n(s) E(s) － ＋ 1/1lRTS? Id（ s） Transfer function from input 2 to output: 50 s + 200／ s^2 + 14 s + 43 step(dcm(1))。 得到電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù)： 1111/10su/s 2 ??? SS）（）（? 帶 PID 調(diào)節(jié)器的單環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 54所示。而在軟件方面，采用 PID 算法來確定閉環(huán)控制的補(bǔ)償量也是由數(shù)字電路組成的直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)所不能及的。 參考文獻(xiàn) [1] 陳伯時(shí) .電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) — 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021年 [2] 王兆安 .電力電子技術(shù) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 年 [3]楊學(xué)昭，王東云 ..單片機(jī)原理、接口技術(shù)及應(yīng)用（含 C51） [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 年 [4] 陳渝光 .電氣自動(dòng)控制原理與系統(tǒng) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 年 [7] 童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 北京：高等教育出版社， 2021 年 [8] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 [M]. 北京：高等教育出版社， 2021 年 [10] 王海英，袁麗英，吳勃 .控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真與設(shè)計(jì) [M]. 北京： 高等教育出版社， 2021 年 [11] 胡壽松 .自動(dòng)控制原理簡(jiǎn)明教程第二版 [M].北京：科學(xué)出版社， 2021 年 [12]陳國(guó)呈 .PWM 逆變技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京： 中國(guó)電力出版社， 2021 年 [13]馬忠 梅 .單片機(jī)的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) [M].北京： 北京航天航空大學(xué)出版社， 2021年 [14]劉昌華 ， 易逵 .8051 單片機(jī)的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [M]. 北京： 國(guó)防工業(yè)出版社 ， 2021 年 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，凝結(jié)了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。 首先，我要特別感謝梅楊老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間曲老師指導(dǎo)我、幫助我收集文獻(xiàn)資料，理清設(shè)計(jì)思路，完善操作方法，并對(duì)我所做的設(shè)計(jì)提出有效的改進(jìn)方案。作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。對(duì)于學(xué)校和老師為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的極大幫助和關(guān)心，在此我致以衷心的感謝！ 最后，還要感謝同學(xué)四年來對(duì)我的關(guān)心與支持，感謝各位老師在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求。借此論文之際，我想向所有人表達(dá)我的最誠摯的謝意，愿我們將來都越來越好。 ///************************************************************************* include ///包含頭文件 include define gw DBYTE[0X40] ///定義顯示緩沖區(qū) 個(gè)位 define sw