基于PID控制的直流伺服系統(tǒng)的設計

1、基于PID控制的直流伺服系統(tǒng)的設計摘 要 本設計以微型計算機8097為主控器，采用PID算法設計三環(huán)全數(shù)字式控制器。在本次設計中選擇霍爾元件做為電流檢測傳感器，將檢測到的弱電信號通過運算放大器LF356組成的兩級放大電路放大濾波后，輸入8097內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換進而得到電流反饋量；光電脈沖發(fā)生器作為速度檢測傳感器以及位置傳感器，通過光電隔離器PC900和GAL16V8的分頻鑒相得到速反饋量，同時與8097內(nèi)部的計數(shù)器和計數(shù)器8254結(jié)合以可逆計數(shù)方式得到位置反饋量；通過軟件設置電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的工作方式。此外，采用串口通信使伺服系統(tǒng)與上位微型計算機實現(xiàn)通信聯(lián)系以發(fā)送各種運行指令，最

2、終實現(xiàn)微型計算機對電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的控制。關(guān)鍵詞 微型計算機； 8097； HIS； 8254； PID 1 緒論直流伺服電動機是近幾十年來隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型電動機。近些年來，直流伺服控制系統(tǒng)被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)，這已經(jīng)成為自動化領域的一項重要課題。伺服系統(tǒng)在機械制造行業(yè)中占據(jù)著重要位置，是用得最多最廣泛的控制系統(tǒng)1。直流伺服系統(tǒng)的主要優(yōu)點是控制特性優(yōu)良，能在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，調(diào)速比大，起制動性能好，定位精度高。直流伺服電動機既有交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具有直流電動機的運行效率高、調(diào)速性能好的特點，故在當今國民經(jīng)濟中直流伺服

3、系統(tǒng)廣泛應用于軋鋼機及其輔助機械、造紙機、金屬切割機床等眾多自動控制中的各個領域2。伺服系統(tǒng)尤其在機械制造行業(yè)中占據(jù)著主導位置，同時也是應用的最為普遍的控制系統(tǒng)，到目前為止直流伺服仍占據(jù)著主要地位3。傳統(tǒng)的直流電機以其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性和調(diào)速性能在運動領域中有著廣泛的應用， 但機械電刷卻是它的致命弱點。伺服控制直流電動機就是為了既要保持有刷直流電動機的特性、又要革除電刷和換向器的目的研究開發(fā)的?？刂葡到y(tǒng)中的執(zhí)行電動機應該具有下列優(yōu)點：快速性、可控性、可靠性、體積小、重量輕、節(jié)能、效率高、適重量輕、節(jié)能、效率高、適應環(huán)境和經(jīng)濟性4。為了實現(xiàn)快速的起、停、加速、減速，要求電動機具有小的轉(zhuǎn)動慣量和大的起

4、動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，伺服控制直流電動機的轉(zhuǎn)子主要是由永磁材料構(gòu)成的磁極體組成，電樞繞組在定子上，因而轉(zhuǎn)子外徑可以相對較小，轉(zhuǎn)子慣量也就較小轉(zhuǎn)矩方面，只有直流電動機才能達到大的起動轉(zhuǎn)矩和大的最大轉(zhuǎn)矩，而伺服控制直流電動機具有直流電動機的特性，起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都較大。這使得它具有快速性的特點。在可控性方面，直流電動機的輸出轉(zhuǎn)矩和繞組流過的電流成線性關(guān)系，直流電動機的起動轉(zhuǎn)矩又大，因此可控性最好、最方便。伺服控制直流電動機具有一般有刷直流電動機的調(diào)速特性，只要簡單地改變電動機的輸入電壓的大小就可以在廣闊的范圍內(nèi)進行無級調(diào)速5。 在伺服控制直流電動機的控制技術(shù)方面，伺服控制直流電動機控制系統(tǒng)正由傳統(tǒng)的

5、模擬技術(shù)轉(zhuǎn)向微處理器控制的數(shù)字技術(shù)。數(shù)字控制技術(shù)使得許多硬件工作都由軟件來完成。這樣減少了硬件電路，提高了可靠性和性能，減小了尺寸，提高了效率。 數(shù)字控制技術(shù)不僅使系統(tǒng)獲得高精度、高可靠性，還為新型控制理論(如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、參數(shù)自適應控制、模糊控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制等)的應用提供了物質(zhì)基礎6。特別是適用于實時控制的工業(yè)單片機和高速數(shù)字信號處理器在伺服系統(tǒng)的應用，這大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)性能。伺服控制直流電動機是伴隨著數(shù)字控制技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展起來的，發(fā)展全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)將是以后的研究重點7。隨著技術(shù)的進步和整個工業(yè)的不斷發(fā)展，伺服系統(tǒng)將逐漸走向數(shù)字化、高度集成化、智能化、網(wǎng)絡化

6、和模塊化，其發(fā)展及應用也將會走向一個更大更廣的空間。2 系統(tǒng)方案設計2.1 設計要求 本次設計的主要對象是一個直流伺服系統(tǒng)，目的是為某生產(chǎn)機械設計一個調(diào)速性能好、起制動性能好、定位準確且定位過程無超調(diào)的直流伺服系統(tǒng)，且擬定該伺服系統(tǒng)由大功率晶體管脈寬調(diào)制放大器給電動機供電，控制方式為三環(huán)全數(shù)字式即電流環(huán)控制器運算、速度環(huán)控制器運算、位置環(huán)控制器運算。現(xiàn)已知系統(tǒng)中直流電動機額定轉(zhuǎn)速ne=1000r/min；電樞回路總電阻R=2.4；電磁時間常數(shù)Tl=0.004s；機電時間常數(shù)Tm=0.07s。2.2 方案論證本系統(tǒng)設計為采用PID算法設計三環(huán)全數(shù)字式控制方式，要求微型計算機完成電流環(huán)控制器運算、

7、速度環(huán)控制器運算、位置環(huán)控制器運算，以及對它們相應反饋信號的采樣和數(shù)字信號處理，本系統(tǒng)的粗框圖如圖2.1所示。在設計中微型計算機為主要器件，此外還需要選擇適當?shù)碾娏鳈z測傳感器、速度檢測傳感器以及位置傳感器來將系統(tǒng)的各個參量轉(zhuǎn)化成相應的電信號送入微型計算機，以完成系統(tǒng)中信號采樣和反饋信號的處理。本次共設計三套方案如以下所示。位置調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器M速度傳感器位置傳感器圖2.1 系統(tǒng)組成粗框圖給定輸入方案一：選用8051單片機作為控制器，以測速發(fā)電機作為速度反饋元件，以光電解碼為角位置反饋元件，霍爾元件作為檢測電動機電樞電流的傳感器，驅(qū)動裝置為大功率晶體管PWM功率放大器，執(zhí)行電機為直流伺

8、服電機，此方案系統(tǒng)框圖如圖2.2所示。單片機8051 光電解碼器測速發(fā)電機MPWM功放D/AA/D圖 2.2 基于8051的系統(tǒng)框圖速度檢測元件采用測速發(fā)電機，它把轉(zhuǎn)速換成電壓后，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入微型計算機8051；霍爾元件檢測到得弱電流信號經(jīng)轉(zhuǎn)換、濾波、放大后變成與電樞電流成比例的0-5V的直流電壓信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，輸入微型計算機；角度反饋元件光電解碼把角度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，送入單片機測速發(fā)電機。光電解碼是將由直流伺服電機帶動的單片機處理給定量和上面檢測元件的測量量的偏差處理后輸出信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓，再經(jīng)放大器

9、放大后，去控制PWM功率放大器工作，進而控制直流電機向著預定的方向轉(zhuǎn)動。方案二：采用intel8086作為微處理器，采用霍爾元件作為檢測電動機電樞電流的傳感器，光電脈沖信號發(fā)生器作為速度反饋測量元件和數(shù)字式角位移傳感器。系統(tǒng)框圖如圖2.3所示。 單片機8086并行I/O接口 8255A上位微型計算機A/D轉(zhuǎn)換器可編程計數(shù)器8254 PWM功放M光電隔離倍頻辨向PG圖2.3 基于8086的系統(tǒng)框圖電樞電流反饋信號經(jīng)轉(zhuǎn)換、濾波放大后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器。定時器輸出脈沖信號周期性啟動A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)并行I/O接口8255A輸入微型計算機8086。此外，并行I/O接口8255A還負責接收伺服

10、系統(tǒng)的數(shù)字式給定輸入作為和上位微型計算機進行并行通信的接口。編程計數(shù)器8254主要是產(chǎn)生定時中斷信號、PWM控制輸出信號以及作為電動機轉(zhuǎn)速測量量和位置反饋測量的計數(shù)器，在將電流調(diào)節(jié)器的控制輸出量轉(zhuǎn)換為PWM控制信號的同時還將轉(zhuǎn)速和位置反饋測量量輸入微型計算機，進而達到控制的目的。方案三：采用intel MCS96系列的8097作為微處理器外，采用霍爾元件作為檢測電動機電樞電流的傳感器，光電脈沖信號發(fā)生器作為速度反饋測量元件和數(shù)字式角位移傳感器。此方案的系統(tǒng)框圖如圖2.4所示。 單 片 機8097上位微型計算機計數(shù)器8254PWM功放放大器MPG圖2.4 基于8097的系統(tǒng)流程框圖光電隔離分頻辨

11、向intel MCS96系列的8097是16位高性能單片機，有著很強的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的外部信號處理資源，其內(nèi)部包含有A/D轉(zhuǎn)換電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、顯示驅(qū)動電路等所以系統(tǒng)設計的絕大部分控制任務由它承擔?；魻栐z測到電樞電流反饋信號經(jīng)濾波放大后輸入微型計算機8097，光電脈沖發(fā)生器作為速度和位置測量器件將所測得的信號輸入光電隔離器和可編程門陣列電路GAL16V8進行分頻和鑒相，然后輸入微型計算機進行分析、處理。2.3 方案選擇 為使本次的系統(tǒng)最終設計結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化簡單，可靠性更強，精度更精確，現(xiàn)將三種方案做如下比較。第一種方案：該方案以單片8051為主控器，采用測速發(fā)電機作為速

12、度檢測傳感器來獲取轉(zhuǎn)速反饋信號，采用這種方案的缺點是測速發(fā)電機本身存在死區(qū)和非線性以及A/D轉(zhuǎn)換、濾波電路將帶來誤差和時滯。第二種方案：該方案由8086CPU及其RAM、ROM小系統(tǒng)，再加上一些接口電路和器件組成，能夠完成三環(huán)全數(shù)字式伺服系統(tǒng)的控制任務。此方案的不足之處是硬件電路比較復雜。系統(tǒng)硬件電路增多，不僅系統(tǒng)的成本上升，而且可靠性下降。第三種方案：該方案是由微型計算機8097及可編程計數(shù)器8254和可編程門列陣電路組成，此方案不僅具有很強的數(shù)據(jù)處理能力和精確的運算精度，而且還能使系統(tǒng)設計中硬件結(jié)構(gòu)變得更加簡單，可靠性更強。經(jīng)過以上比較，本次設計采用第三種方案。3 系統(tǒng)硬件電路設計本次系統(tǒng)

13、設計除了以 8097 單片機控制器為主要元件外，還包括1片可編程計數(shù)器8254，1片可編程門陣列電路GAL16V8，兩個運算放大器LF356，三片單通道高速光隔離器PC900。3.1 微型計算機80973.1.1 8097的概述MCS-96系列單片機是目前性能較高的單片機系列產(chǎn)品之一，主要應用領域有：工業(yè)控制、儀器儀表、電信技術(shù)、辦公自動化和計算機外部設備、汽車和節(jié)能、制導和導航等8。而MCS-96系列單片機中的8097型號的產(chǎn)品特別適用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和智能儀器系統(tǒng)等應用領域。8097是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、多種I/O口和中斷系

14、統(tǒng)、定時器/計時器等功能、還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)，并且它有優(yōu)異的性能價格比；集成度高、體積小、可靠性高；控制功能強；低電壓、低功耗9。 8097芯片主要包括16位的CPU，232個累加器，結(jié)構(gòu)上采用寄存器寄存器結(jié)構(gòu)；CPU的操作直接面向232字節(jié)的寄存器；高效的指令系統(tǒng)；具有三操作數(shù)指令，增加了十六位的乘、除法指令；10位A/D轉(zhuǎn)換器等，此外8097芯片具有脈寬調(diào)制輸出（PWM），可做為D/A轉(zhuǎn)換輸出，該信號可驅(qū)動電機，也可經(jīng)積分處理獲得直流輸出。兩個16位定時器，定時器1在系統(tǒng)中做定時時鐘；系統(tǒng)運行

15、時不停的循環(huán)計數(shù)；定時器2主要用于對外部事件計數(shù)；四個軟件定時器，它們均受高速輸出（HSO）的控制。到達預定時間時，設置相應的軟件定時標志，可以激活軟件定時中斷；16位監(jiān)視定時器（watchdog timer）當用戶的軟硬件發(fā)生故障時WDT可使用戶系統(tǒng)復位，重新啟動用戶程序。五個8位標準輸入/輸出口；可編程高速輸入/輸出口，高速輸入口可用內(nèi)部定時器1作實時時鐘來記錄外部事件發(fā)生的時間，一共可記錄8個事件。全雙工串行口，可方便地實現(xiàn)I/O擴展、多機通信及與CRT終端等設備進行通信等10。9個中斷類型包括25個中斷源。9個中斷類型均有對應各自的中斷矢量，有8個中斷類型可供用戶使用。芯片配置寄存器C

16、CR，通過對CCR的設定可動態(tài)地將系統(tǒng)總線配置成8位或16位；選擇適當?shù)目偩€控制方式、就緒控制方式和程序保密方式。其管腳圖如圖3.1所示。圖3.1 8097管腳結(jié)構(gòu)圖Vcc：主電源電壓（+5V）。Vss：數(shù)字電路地（0V），兩個Vss引腳都必須接地。VPD：片內(nèi)RAM掉電備用電源（+50.5V）正常運行時，應加此電源。VREF：片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓（+5V）。ANGND：A/D轉(zhuǎn)換器的參考地通常必須與Vss保持同電位。VPP：EPROM型芯片的編程電壓（+12.5V）。XTAL1：片內(nèi)震蕩發(fā)生器中反相器的輸入端，也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入，常接外部石英晶體。XTAL2：片內(nèi)震蕩發(fā)生器中反相

17、器的輸出端，常接外部石英晶體。CLKOUT：內(nèi)部時鐘發(fā)生器A相信號的輸出端頻率為振蕩器頻率的1/3 控制信號線。：復位信號輸入端。ALE/：地址鎖存允許（ALE）/地址有效（）（輸出腳）。 ：對外部存儲器的讀信號；低電平有效（輸出腳）。每次按字讀取。 /：對外部存儲器的寫信號。低電平有效（輸出腳）。/：總線高位字節(jié)允許（）/寫外部存儲器高位字節(jié)（）。READY：準備就緒信號（輸入腳 ）。NMI ：非屏蔽中斷（輸入腳）。INST：取指信號引腳。HSI.0HSI.3：高速輸入口，共4個輸入端。HSO.0HSO.5：高速輸出口，共6個輸出端。P0.0P0.7：P0高阻抗輸入口，既可做數(shù)字量輸入口，也

18、可作為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入口（ACH.0ACH.7）。P1.0P1.7：P1準雙向I/O口。P2.0/TXD：P2.0口/串行發(fā)送口（輸出），IOC1.5=1選TXD方式。P2.1/RXD：P2.1口/串行接收口（輸入），不受控制。P2.2/EXINT： P2.2口/外部中斷（輸入），IOC1.1=0選EXINT方式。P2.3/T2CLK：P2.3口/定時器2時鐘（輸入），IOC0.7=0選T2CLK方式。P2.4/T2RST：P2.4口/定時器2復位（輸入），IOC0.5=0選T2RST方式。P2.5/PWM：P2.5口/脈寬調(diào)制（輸出），IOC1.0=1選PWM方式。P2.6：準雙向入

19、口。P2.7：準雙向入口。P3.0 P3.7/ADL：具有漏極開路輸出的8位雙向口，內(nèi)部有很強的上拉作用。用做多路復用的地址/數(shù)據(jù)總線（AD0AD7）。P4.0 P4.7/ADH：具有漏極開路輸出的8位雙向口，內(nèi)部有很強的上拉作用。在本系統(tǒng)中，我們將要用到的8097片內(nèi)資源有：10位單極性A/D轉(zhuǎn)換器、高速輸入單元HIS、高速輸出單元HSO、串行通信口SIO、計數(shù)器T1、T2等。A/D轉(zhuǎn)換器將電流反饋通道中模擬反饋信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；HIS作為速度反饋通道的數(shù)字式測速單元；HSO將通過軟件定時器以事件設置方式，確定電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的采樣周期并發(fā)出相應的中斷信號，啟動A/D轉(zhuǎn)換器；SIO作為

20、伺服系統(tǒng)給定串行輸入通道的接口電路；計數(shù)器T2和8254的#0和#1計數(shù)器通道作為PWM信號發(fā)生器，在控制輸出通道中將數(shù)字量的控制信號轉(zhuǎn)換為PWM控制信號。我們選用8097單片機根據(jù)其特點充分利用8097單片機資源，使得系統(tǒng)設計得到進一步的簡化。3.1.2 變T法速度檢測根據(jù)HIS的功能特點用HIS作為T法測量轉(zhuǎn)速的部件，HIS結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。本次設計中將光電脈沖發(fā)生器測得的A、B兩脈沖的不同分頻信號分別連接到HIS的四個輸入通道，當轉(zhuǎn)速變化時，HIS選取不同的分頻信號進行T法轉(zhuǎn)速測量，就可以克服T法測量轉(zhuǎn)速的局限性，這也正是變T法的思路11。電動機轉(zhuǎn)速n與A、B兩脈沖周期T成反比，在對

21、T的測量分辨率一定的條件下，T越小，n的測量精度越低。為了保證一定的測速精度和單位時間進入HIS的事件數(shù)量，當轉(zhuǎn)速n升降時，進入HIS的分頻信號的分頻數(shù)K也要相應增大或減小，使進入HIS的脈沖周期T在一定范圍內(nèi)變化。若將A、B相脈沖的2倍頻信號2A、A相脈沖信號A、A相脈沖的2分頻信號A/2、4分頻信號A/4、分別連到HIS的四個輸入端口HSI0，HSI1，HSI2，HSI3，再通過對HIS事件形式的選擇(正跳和負跳作為一個事件、每8個脈沖作為一個事件)和輸入通道選擇，可以得到分頻數(shù)1/4，1/2，1，2，4，8，16，32的分頻信號。在系統(tǒng)控制程序的協(xié)調(diào)作用下，分頻數(shù)K自動跟蹤轉(zhuǎn)速n的升降而

22、增大和減小。本次系統(tǒng)設計中光脈沖發(fā)生器的刻度位2500/轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)速n=1r/min時，1/4分頻信號的周期T為6ms，轉(zhuǎn)速n(r/min)分頻數(shù)K，分頻信號脈沖周期T(ms)之間的關(guān)系式為 n=24K/T (3.1)HIS對T的測量分辨率為2us，若要求速度測量的最低分辨率2（us）。根據(jù)對系統(tǒng)速度的測量值精度和實時性要求的綜合考慮，設定當102m-1umax?u(k)0？設位置調(diào)節(jié)器輸出反向飽和設位置調(diào)節(jié)器輸出正向飽和字運算、調(diào)位置調(diào)節(jié)控制算法和輸出限幅程序模塊結(jié)束NYNY圖5.5 位置采樣及數(shù)處理程序模塊流程圖6 系統(tǒng)測試6.1 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)首先檢查各個元件的管腳及功能以確保各個電路元件能正常

23、工作。其次檢查各個模塊的電路是否正常，能否正常工作。然后把程序經(jīng)編譯、下載到相應的8097芯片中，構(gòu)建電路測試，各功能子程序系統(tǒng)進行軟件仿真，全部通過再進行硬件仿真，要求能全部實現(xiàn)所要求實現(xiàn)的功能。聯(lián)調(diào)分步進行，首選對系統(tǒng)的電流、速度和位置的控制回路進行開環(huán)調(diào)試，檢測電流反饋值、速度反饋值和位置反饋值的準確性、精確度以及輸入輸出邏輯關(guān)系是否正確。然后再進行閉環(huán)調(diào)試，主要是調(diào)試各個控制器的參數(shù)以及采樣周期的選擇是否能滿足系統(tǒng)的性能指標要求，從內(nèi)環(huán)到外環(huán)逐一進行，以此來完成整個系統(tǒng)的調(diào)試。6.2 測試結(jié)果與分析按照以上所述方法進行測試可得結(jié)果如圖6.1和表6.1所示。圖6.1三環(huán)控制器轉(zhuǎn)速、位置仿

24、真曲線表6.1 系統(tǒng)脈沖信號數(shù)據(jù)表十進制脈沖信號理論占空比實際占空比誤差22489.7%89.8%+0.1%19275.3%73.6%-1.7%17669.0%68.6%-0.4%14456.5%56.6%+0.1%11243.9%44.1%+0.2%根據(jù)圖6.1可知該系統(tǒng)的速度環(huán)、位置環(huán)控制設計基本實現(xiàn)了直流電機的轉(zhuǎn)速響應快、無超調(diào)的目的基本滿足了設計要求。由表6.1可知脈沖信號占空比誤差值整體較小，且在允許范圍內(nèi)，則該系統(tǒng)的電流環(huán)控制設計精度基本達到準確。由于條件限制及客觀因素的影響，使得測試結(jié)果與預想值出現(xiàn)誤差，但是誤差較小且在允許范圍內(nèi)，所以從整體上來說本次系統(tǒng)設計基本成功。7 結(jié)論本

25、次設計以微型計算機8097為核心元件，采用算法PID來設計三環(huán)全數(shù)字式控制器以此來實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動控制。在本次設計中選擇霍爾元件做為電流檢測傳感器，將測得的弱電流信號經(jīng)過放大電路、A/D電路處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入CPU8097內(nèi)；同理光電脈沖發(fā)生器作為速度和位置的檢測傳感器，將測得的系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和位置電信號經(jīng)光電隔離PC900和可編程門陣列電路GAL16V8轉(zhuǎn)化成相應的脈沖信號送入微型計算機內(nèi)。此次設計通過軟件控制來確定電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的工作方式，而且通過改變設定值達到改變受控對象的電流、速度和位置從而達到自動控制被控對象的目的。此外，本次設計將上位微型計算機和伺服系統(tǒng)實現(xiàn)了通信聯(lián)系，不僅

26、可以通過上位微型計算機給伺服系統(tǒng)發(fā)送各種各樣的運行命令，還可以隨時修改伺服系統(tǒng)的參數(shù)，顯示其運行過程中的狀態(tài)變量，為系統(tǒng)調(diào)試提供了極大的方便。本設計電路不僅結(jié)構(gòu)簡單可實現(xiàn)復雜的控制，而且控制精度高還能提高控制的靈活性和適應性。參考文獻1賴壽宏微型計算機控制技術(shù)M北京：機械工業(yè)出版社，2008，5：196-2072胡漢才單片機原理及其接口技術(shù)（第三版）M北京：清華大學出版社，2010，5：421-4353盛珣華、李潤梅主編計算機控制系統(tǒng)M北京：北京交通大學出版社，2011，7：39-574方大千、鮑喬偉主編實用電子控制電路M北京：國防工業(yè)出版社，2009，6：176-2165戴梅萼、史嘉權(quán)主編微

27、型計算機技術(shù)及應用M北京：清華大學出版社，2010，2：236-2556金偉正單線數(shù)字溫度傳感器的原理及應用J電子技術(shù)應用，2010，6：156-1678李朝青單片機原理及接口技術(shù)(第1版)M北京：北京航空航于大學出版社，2007，3：134-2219張琛直流伺服控制電動機原理及應用機械工業(yè)出版社，2002，10：67-7410孫育才單片微型計算機及其應用M上海：東南大學出版社，20044：89-9311朱慧明， 張愛武，高洪霞基于單片機的直流伺服電機轉(zhuǎn)速控制實驗系統(tǒng)山東建材學院學報，2005，13(2)：169- 17112王喜明，高偉單片機對直流伺服電機控制的研究M精密機械研究及應用，20

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30、tion sensor will get weak signals in the design. Then the weak signals will be amplified and filtered through the amplifier circuit which constructed by LF356 , and imports 8097-internal A/D converter circuit to switch so that get the feedback signal of current .As speed detection sensors and positi

31、on sensors, the optical pulse generator through the optical isolator PC900 and GAL16V8 to division frequency and phase in order to get the feedback signal of speed .Combined with the 8097 internal counter and the counter 8254 we can get feedback signal of position relying on reversible counting. In

32、this design, we adopt software to set the operation mode of current loop, velocity loop and position loop work. In addition, we used the serial communication to set up the communications between system and upper monitor in order to send a variety of operating instructions, and ultimately system achieved control of the current loop, velocity loop and position loop. Keywords Mic