【正文】 出為 5 V 時(shí)， 1 個(gè) LSB 的值僅為 V?19 。輸出電壓范圍 ： 柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)的測量與控制系統(tǒng) R E F LR E F LR E F HO U T VGCO D EVVV ???? 262144 261244218 ? 式中： REFHV 為參考電壓上限 ； REFLV 為 為參考電壓下限； CODE 為輸出數(shù)據(jù)位，范圍為： 0— 262143； G 為增益，由 GAIN 引腳設(shè)定。 該芯片的數(shù)據(jù)傳輸格式是在每個(gè)寫周期中， 向 SPI 串口移位寄存器寫入 24位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其中 D17(MSB)? D0(LSB)為有效數(shù)據(jù)位， D23? D18 為無效數(shù)據(jù)位，狀態(tài)任意。 PID 控制器 運(yùn)算電路 如圖 414，是 PID 串聯(lián)運(yùn) 算電路原理圖 [15] 圖 414 PID 調(diào)節(jié)器串聯(lián)電路 其比例部分的傳遞函數(shù)為 11 pKW ?? 比例微分部分的傳遞函數(shù)為DDDpKsT sTKW ??? 1122 比例積分部分的傳遞函數(shù)sTKsTKWp11133 1111???? PID 運(yùn) 算 電 路 總 的 傳 遞 函 數(shù) 為浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) sKTsTKTKK TsTsTTTKKKsTKsTKsTsTKKKWWWWDDDDDDpppDDDppp?????????????111111321111321321 1111111111 為實(shí)現(xiàn)正常微分運(yùn)算，要求 111 ??TKKTDD ，它可以忽略不計(jì)，因此可得 sKTsTKsFTsFTFKWDDDp?????1111111 式中 pK —— 比例系數(shù)， 321 pppp KKKK ? ； 124 431 RRR RRKp ??其中 3R 為電位器 RP 的上部電阻值， 4R 為電位器 RP 的下部阻值； 65 62 RRRKp ??； mIp CCK ?3； DK —— 微分增益； IK —— 積分增益， ImI CCK ?； F —— 互調(diào)干擾系數(shù)， IDTTF ??1。 DK ， IK ， F 稱為調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)整定參數(shù)，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。 PID 控制器參數(shù)整定 一般整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性可表示為如下傳遞函數(shù) [1617]： 柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)的測量與控制系統(tǒng) ? ?? ?222212211?????????????????????????mkmkmkSDsmkkkDsmsFXSS 該柔性鉸鏈微動(dòng)工作臺(tái)質(zhì)量 kgm ? ，剛度 mkgk ?? ，可得該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： ? ?? ? 35161002 ??? ssFXSS 然后運(yùn)用 Matlab[18]對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真，其示意圖如圖 415 所示，首先將積分系數(shù)和微分系數(shù)取零，直至滿足要求。然后逐漸增大積分系數(shù)，消除靜差的速度滿意或消除。最后調(diào)整微分系數(shù)。 圖 415 PID 控制算法仿真實(shí)驗(yàn)的示意圖 調(diào)整比例、積分、微分系數(shù)后系統(tǒng)趨于穩(wěn) 定，如圖 416 所示，此時(shí)的PID 控制器參數(shù)為：比例系數(shù)為 ，積分系數(shù)為，微分系數(shù)為 。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 416 系統(tǒng)穩(wěn)定曲線圖 柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)的測量與控制系統(tǒng) 功率運(yùn)算放大電路 功率放大器即 在給定失真率條件下，能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動(dòng)某一負(fù)載(例如揚(yáng)聲器 )的放大器 。 本文采用 LM386 型號(hào)的集成功率放大電路，其主要參數(shù)如表 2 所示 表 2 LM386 主要參數(shù) 型號(hào) 電路類型 電源電壓范圍/V 靜態(tài)電源電流/mA 輸入阻抗/ ?k 輸出功率 /W 電壓增益/dB 頻帶寬/kHz 總諧波失真/％（或dB） LM386 OTL 4 50 1 ( )32,16 ??? LCC RVV 2646 300 ％ 如圖 417，是 LM386 應(yīng)用，該方法外接元件較少。 C2 為輸出電容，由于引腳 1 和 8 開路，集成功放的電壓增益為 26dB,即電壓放大倍數(shù)為 和 C1 串聯(lián)構(gòu)成校正網(wǎng)絡(luò)用來進(jìn)行相位補(bǔ)償。 圖 417 LM386 外圍接線電路圖 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器 壓電器件是今年來發(fā)展起來的新型微位移器件。它 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分辨率高、控制簡單等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)它沒有發(fā)熱問題，故對(duì)精密工作臺(tái)無因熱量而引起的誤差。用這種器件制成的微動(dòng)工作臺(tái)，容易實(shí)現(xiàn)超精密定位，是理想的微位移器件。 壓電晶體常用的材料是 鋯酸鉛 和 鈦酸鉛 。由 鋯酸鉛 和 鈦酸鉛 組成的多晶固熔體，全名稱為 鋯鈦酸鉛 壓電陶瓷，代號(hào)為 PZT。 本次設(shè)計(jì)中的壓電陶瓷片將選用 型號(hào)的壓電陶瓷促動(dòng)器如圖 418所示，其特性如下： ? 動(dòng)態(tài)性能良好，材料性能穩(wěn)定，老化性能在 5 年內(nèi)小于 ％。 ? 最大推力達(dá) 100N，最大拉力為 5N。 ? 行程為 m?20 ，分辨率 。 ? 驅(qū)動(dòng)電壓 20~120V，動(dòng)態(tài)電流工作系數(shù) ? ?mHzA ?? ? 。 ? 居里溫度很高，可達(dá) 300℃，它的使用溫度范圍在 80~40 ?? ℃。 圖 418 壓電陶瓷促動(dòng)器 柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)的測量與控制系統(tǒng) 第 五 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序 圖 51 主程序流程圖 主程序： ORG 0100H DISM0 DATA 50H DISM1 DATA 51H 設(shè)定堆棧指針 清標(biāo)志和暫存單元 清顯示緩沖器區(qū) T0初始化開中斷 顯示子程序 數(shù)據(jù)運(yùn)算子程序 鍵盤輸入子程序 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 D/A轉(zhuǎn)換子程序 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) DISM2 DATA 52H DISM3 DATA 55H DISM4 DATA 56H DISM5 DATA 57H CLR A ； 清累加器 A MOV 30H, A MOV 31H, A MOV 32H, A MOV 40H, A 清暫存單元 MOV 41H, A MOV 42H, A MOV DISM0, A MOV DISM1, A MOV DISM2, A MOV DISM3, A 清顯示緩沖區(qū) MOV DISM4, A MOV DISM5, A MOV TMOD, 56H MOV TL0, 06H MOV TH0, 06H CLR PT0 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA LOOP ACALL AD7674 ACALL KEY_SCAN: ；調(diào)用掃描程序 ACALL DISPLY ；調(diào)用顯示程序 ACALL OPERATIONS ACALL DA9881 柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)的測量與控制系統(tǒng) AJMP LOOP ；等待中斷 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的端口地址為 7FH。讀取高 1710~DD 位數(shù)據(jù)的端口地址為 B0H，讀取92 ~DD 位數(shù)據(jù)的端口地址為 B2H，當(dāng) 0 A 為 1讀取低 2位數(shù)據(jù)的端口地址為 B6H。 AD7674： MOV R0， 7FH 。啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 MOVX @R0， A SETB 。置 為輸入 JB ， $ 。查詢轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 MOV R0,0B0H ； 讀取高 1710~DD 位數(shù)據(jù)的端口地址 MOVX A,@R0 MOV 52H,A INC R0 MOVX A,@R0 ； 讀取 92 ~DD 位數(shù)據(jù)的端口地址 MOV 51H,A INC R0 INC R0 MOVX A,@R0 ； 讀取低 2 位數(shù)據(jù)的端口地址 MOV 50H,A MOV R0,6 ； 右移 6 位 AD0: CLR C MOV A,52H RRC A MOV A,52H MOV A,51H RRC A MOV A,51H MOV A,50H 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) RRC A MOV A,50H DJNZ R0,AS0 CLR C RET 矩陣鍵盤輸入子程序 KEY_SCAN: ：識(shí)別鍵盤有無按鍵按下 MOV P1， 0F0H MOV A,P1 ANL A,0F0H MOV B,A MOV P1， 0FH MOV A,P1 ANL A,0FH ORL A,B CJNE A,0FFH,KEY_IN1 RET KEY_IN1： ：識(shí)別具體按鍵值 MOV B,A MOV DPTR,KEYT_ABLE MOV R3， 0FFH KEY_IN2： INC R3 MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR CJNE A,B,MKEY_IN3 MOV 30H,R