數(shù)字PWM直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

I隨著人們生活水平的提高與社會發(fā)展現(xiàn)代化進程的加快，對自動化技術(shù)水平的要求也逐步提高。由于直流電機的靈活，操作簡單，易于廣泛的平穩(wěn)調(diào)速，控制性能好等特點，其應(yīng)用變得越發(fā)廣泛，從而對控制電機制造的要求也越來越高。直流本論文是圍繞H型PWM數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)進行的設(shè)計研究和討論，力求每個部分系統(tǒng)性能都發(fā)揮最優(yōu)的效果。該設(shè)計的組成部分包括雙制核心采用了AT89C51單片機。使用全控型大功率晶體管GTR,可以很容易的控制其通斷，因而由以上各個組成部分組成的H型PWM調(diào)速系統(tǒng)ⅡWiththeimprovementofpeople'slifeandsocialofmodernization,theautomationlevelofrequirementsalsogrDCmotorhastheadvantagthecontrolperformanceisgood,itsapplicationihasbecometocontrolmotormanufacturingrequirementshigherandhigher.SpeedcontrolPWMpulsewidthmodulation,theperformanceofHtypestudyseparatelyanddiscussedeachpartoftheperformanceofeachpartofthplaythebesteffect.Partofthedesignofthedoubleclosedrivingcircuit,theLEDdigitaldisplaytube,currentcontrolcoreusesAT89C51mcu.Theuseofflow-speedperformanceisgood,theadvaKeywords:PWM,GTR,microcontroller,DCm1緒論 1.1研究背景與意義 11.2直流電動機的發(fā)展歷程 1.3國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 21.3.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 21.3.2國外發(fā)展現(xiàn)狀 21.4本論文的主要內(nèi)容 21.5PWM數(shù)字直流調(diào)速的特點 31.5.1電機微機控制的特點 31.5.2PWM直流調(diào)速的特點 32方案的論證與設(shè)計 2.1控制方案選擇 52.2元器件及控制器設(shè)計與選擇 52.2.1控制器選擇 52.2.2電動機選擇 62.2.3晶體管選擇 62.2.4設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 72.2.5設(shè)計電流調(diào)節(jié)器 72.2.6檢測電動機轉(zhuǎn)速 82.2.7顯示電路選擇 82.2.8電流檢測 2.2.9選擇A/D轉(zhuǎn)換器 83系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.1硬件系統(tǒng)總體框圖設(shè)計 3.1.1單片機的概述 3.1.2設(shè)計時鐘電路 3.1.3設(shè)計復(fù)位電路 3.2設(shè)計主電路 3.2.1直流電機的PWM控制原理 3.2.2PWM變換器分類 3.3設(shè)計驅(qū)動電路 3.4測速電路 3.5電流檢測電路 3.6鍵盤顯示電路 3.7A/D轉(zhuǎn)換電路 3.8報警電路 223.9設(shè)計直流電源電路 4系統(tǒng)軟件設(shè)計 244.1系統(tǒng)設(shè)計的構(gòu)思 4.3處理與數(shù)據(jù)采集的子程序設(shè)計 4.3.1數(shù)字濾波程序 4.3.2數(shù)據(jù)采集程序 5系統(tǒng)的仿真及操作方法 5.1仿真的啟動 5.2仿真系統(tǒng)系統(tǒng)的操作 參考文獻 附錄1系統(tǒng)設(shè)計原理圖 附錄2系統(tǒng)程序清單 數(shù)字直流調(diào)速裝置不僅可以成功做到調(diào)整參數(shù)設(shè)定，實現(xiàn)信號的給定，到觸發(fā)脈沖數(shù)字化，使用附加的軟件通用硬件平臺的指定范圍來控制直流電動機的功率和電流水平，甚至由同一個控制器就可以只通過參數(shù)設(shè)定與使用各種軟件版本就可以大通信能力，而且他的抗干擾能力很優(yōu)秀，操作也非常簡單。該系統(tǒng)靈活方便的調(diào)速方式、長期運作的性能、完善的保護功能和控制器的體積小，彌補了模擬直流速由于數(shù)字控制系統(tǒng)具有維護簡單、調(diào)速精度高、查找故障迅速等優(yōu)勢，使其具最早的直流調(diào)速系統(tǒng)是利用恒定直流電壓為直流電機的電樞供電，以變更電樞但其存在無法在較寬范圍平滑調(diào)速、機械特性軟、效率低等缺點，所以現(xiàn)在運用極后來又出現(xiàn)了發(fā)電機電動機組，配合采用閘流管、電機擴大器、磁放大器等器件，能夠達到很好的調(diào)速性能，比如轉(zhuǎn)速變化率較小、調(diào)速平滑、調(diào)速范圍寬等特點，但發(fā)電機電動機組的系統(tǒng)缺點是必須增加一些輔助勵磁設(shè)備和兩臺與調(diào)速電機汞弧變流器產(chǎn)生后，迅速代替發(fā)電機電動機組，此后調(diào)速能力有了進一步的提當世界上出現(xiàn)了第一個晶閘管之后，由晶閘管組成的調(diào)速系統(tǒng)馬上廣泛應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。相比于別的變流元件，由于其使用壽命長、工作的可靠性高、響應(yīng)速度快、體積小巧、維修方便等獨特的優(yōu)點，晶閘管供電使直流調(diào)速系統(tǒng)的可靠性 2再后來，大功率晶體管整流裝置出現(xiàn)，并且因為其實現(xiàn)了小型化、低成本、高集成度和高可靠性，因此代替了從前的各種調(diào)速裝置，另直流電氣傳動技術(shù)的發(fā)展得到了一次大的更新?lián)Q代。其技術(shù)的應(yīng)用另直流調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展速度大幅度提高，應(yīng)用范圍也進一步的擴大，性能指標大幅度提高。隨著新型傳感器、新型電力電子開關(guān)器件、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，以及計算機控制技術(shù)、電目前，我國對直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展方向正靠向脈寬調(diào)制。自從60年代我國的第雖然我國的直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，但是一些精密數(shù)字控制設(shè)備依然需要依靠國外對數(shù)字直流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展相較于國內(nèi)要早。目前國外對該技術(shù)的研究已國外現(xiàn)在有很多個具有該類產(chǎn)品制造能力的公司，且已達到產(chǎn)品的系列化、模檢測回路包括轉(zhuǎn)速檢測和電流檢測兩個方面。轉(zhuǎn)速檢測通過數(shù)字測速來進行，由按鍵來對設(shè)定值進行確定，并與測量值比較和判斷。如果檢測值小于或等于便于人工處理。使用閉環(huán)電路來作為電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)，通過軟件來進行控制，其中 3以電壓環(huán)來作為外環(huán)，以電流環(huán)來作為內(nèi)環(huán)，并且外環(huán)的采樣周期大于內(nèi)環(huán)。因為采樣值會出現(xiàn)擾動的情況，所以要通過軟件來進行濾波。顯示電路和鍵盤使用專用現(xiàn)今全控數(shù)字系統(tǒng)是發(fā)展的主要方向，而大部分的電機微機控制系統(tǒng)都是有模在微機控制系統(tǒng)中一般存在模擬與數(shù)字兩種信號，信號存在離散的，也存在連只包括數(shù)字信號，所以計算機必須進行一個采樣的過程才能夠處理信息，那么電機(1)能夠進行分時操作，使用一臺微機便可達到數(shù)個控制器的效果，能夠?qū)?shù)(2)硬件結(jié)構(gòu)簡單，使用很少芯片就能夠完成很多功能，并且易于通用。(3)微機的運算速度和精度都很高，其具有大容量儲存單元和豐富的邏輯判斷(4)微機擁有判斷的功能與記憶的功能，由軟件來決定系統(tǒng)的控制方向，通常不需要變更系統(tǒng)硬件，只需要按照新的控制規(guī)律進行一次新的編程，就能夠達到改變控制規(guī)律的目的，并且可以在運行時隨時根據(jù)電機工作狀態(tài)選擇最為有利的系統(tǒng)(5)具有很強信息處理能力，可處理各種數(shù)據(jù)，及時提供有用的知識與信息制的高頻率開關(guān)控制的方法，從而形成的脈寬調(diào)制變換器與直流電機相結(jié)合的調(diào)速4(1)當具備適當?shù)拈_關(guān)頻率時，電力電子開關(guān)器件的開關(guān)消耗小，工作在開關(guān)(2)需用到的器件比較少，并且主電路的線路比較簡單；(3)諧波較少，并且電動機的發(fā)熱與磨損程度都較低，具有較高的開關(guān)頻率，(5)調(diào)速范圍比較廣，可以達到1:1000左右，且穩(wěn)定精度高，低速性能好。5自動控制是與人工控制的概念相對而言的。自動控制顧名思義是利用外加裝置和設(shè)備，在沒有人的直接參與下就可以讓設(shè)備、機器和生產(chǎn)過程中某參數(shù)和工作狀自動控制可分為閉環(huán)、開環(huán)與復(fù)合三種控制系統(tǒng)，它們是依據(jù)被控對象和控制開環(huán)控制指的是被控對象和控制裝置間不存在反相聯(lián)系，只存在正向作用的控(1)組成系統(tǒng)的原件及部件精度高，系統(tǒng)準確度才高。(2)輸出對輸入沒有影響，不需要對輸出進行測量，比較容易實現(xiàn)。(3)主要問題不包括系統(tǒng)穩(wěn)定性(1)存在存在變化規(guī)律沒有辦法預(yù)測的干擾時，系統(tǒng)較難實現(xiàn)。(2)對原件及部件的精度要求高。閉環(huán)控制系統(tǒng)指的是被控對象與控制裝置間有既有方向聯(lián)系也有正向作用的控(1)精度低的元件部件就可以組成高精度的系統(tǒng)。(2)輸入能夠被輸出影響，能夠抑制和削弱干擾。6工業(yè)控制計算機：它是一種用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)過程的控制與測量等工作的工(1)有很強的通信能力，有齊全的后備措施。(2)有很好的系統(tǒng)擴展性，并且有開放性。(3)環(huán)境適應(yīng)性強，過程輸入與輸出配套較好。(4)實時性好，可靠性高。(1)能量消耗低，重量比較輕，體積小。(2)容易改造，維護方便，系統(tǒng)的設(shè)計與建造工作量小。(3)運用及原理學(xué)習(xí)簡單。(4)具有很高抗干擾能力及可靠性。(5)適用性強，功能齊全，配套完善。單片微型計算機：是采用大規(guī)模集成電路技術(shù)把能夠處理數(shù)據(jù)的中央處理器、(1)產(chǎn)品化容易，使用方便。(2)有強大的控制功能。(3)可靠性高，體積小，性價比高。功率電壓電流調(diào)速范圍7如果處于工作信號的頻率比較高的情況下，就需要選擇使用超高頻或高頻管。同種型號的晶體管中，通常反向電流越小的，其性能就較好，這個規(guī)律對我們進行晶體管的選擇提供了一個有效的參考。對于β值通?？紤]幾十到一百之間，如并且應(yīng)讓其包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器中，因為擾動作用點之后已有一個積分環(huán)節(jié)存在，所以轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)所存在的積分環(huán)節(jié)一共有兩個。這樣就應(yīng)當設(shè)計成能夠同依據(jù)線性系統(tǒng)理論數(shù)據(jù)來進行推算，超調(diào)量會因為系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和在進行電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計時，必須要優(yōu)先考慮的是將電流校正成為何種典型系從動態(tài)要求上來看，系統(tǒng)不允許超調(diào)在電樞電流突加控制作用的時候過大，這8是否及時檢測電動機轉(zhuǎn)速密切關(guān)系到閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)控制的精密度。不管是交流轉(zhuǎn)速的基本數(shù)字檢測方法是根據(jù)轉(zhuǎn)速和光電脈沖發(fā)生器與電動機同軸連接的輸出脈常用顯示元件有1602液晶和LED數(shù)碼管。(1)1602液晶顯示：因為它的厚度薄這一優(yōu)點，能夠用于大規(guī)模集成電路的直接驅(qū)動，容易實現(xiàn)全彩顯示。其利用了液晶的物理特性這一原理，利用電壓控制顯管為發(fā)光單元，顏色有單白、紅、黃、藍、綠效果。其優(yōu)點包括壽命長、成本低、(1)霍爾元件：因為霍爾元件有頻帶響應(yīng)寬，輸出電動勢的變化范圍大、對磁(2)直流電差位計：這是根據(jù)直流補償?shù)脑硭圃斓囊环N儀器。補償法的測量結(jié)果具有較高的準確度，這是一種比較測量法，在高準確度指示儀器的校準和精因為單片機只能夠接收數(shù)字信號，所以如果要讓外部模擬量被單片機接收，就時間長，但抗干擾力強，適合在現(xiàn)場干擾嚴重且信號變化慢的場合。逐次逼近式抗9根據(jù)本設(shè)計需要，選用逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。 根據(jù)本設(shè)計需要，選用了AT89C51單片機。AT89C51是種帶4K字節(jié)閃爍有編成和擦除功能只讀儲存器的高性能、低電壓爍儲存器和多功能8位CPU組合在單個芯片中AT89C51為相當多系統(tǒng)提供了一種廉(1)兩個16位計數(shù)器/定時器。(2)三級程序儲存器鎖定。(3)數(shù)據(jù)保留時間：10年。(4)可編程穿行通道。(5)壽命：1000寫/擦循環(huán)。(6)有5個中斷源(7)時鐘電路和片內(nèi)振蕩器；(10)掉電模式和低功耗的閑置。(11)32位可編程I/O接口。(12)全靜態(tài)工作：OHz-24Hz。(13)與MCS-51兼容。AT89C51共有40個管腳，其管腳電路如下圖3.1所示。導(dǎo)導(dǎo)2DWlR9345678GND:該端口用于接地。VCC:該端口用于供電電壓PO口：該端口的每個管腳都能夠吸收電流8TTL門，是一個8位的漏極開路雙向I/O端口，能用于外部程序數(shù)據(jù)儲存器，并且可被定義為數(shù)據(jù)、地址第八位。在編程，作為原碼輸入口。位雙向I/O口，P2接口緩沖器可以接收。該端口在FLASH進行校驗與和編程時作為第八位地址的接收口。P2口：該端口輸出電流4TTL門，是一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，當該口被寫1時，管腳被內(nèi)部上拉為高電平，作為輸入端口。P2口管腳被外部拉低，會輸出電流。這是因為內(nèi)部被上拉。當其用于16位地址外部儲存器或外部程序儲存器進行存取時，該口輸出地址的高八位。當所給地址為1時，其利用上拉優(yōu)勢，在對外八位地址數(shù)據(jù)儲存器進行讀寫時，它輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。該口在FLASH校驗和編程時接收控制信號和高八位地址信號。P3口：該口的管腳是8個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，能夠接收輸出電流 4TTL門。該口寫入1之后，被內(nèi)部上拉成高電平，并且用于輸入。作為輸入，因為ALE/PROG:FALSH編程時，該引腳就用于輸出編程脈沖。地址鎖存所目的或者用來對外部輸出脈沖。但是要注意，當用于外部數(shù)據(jù)儲存器時，會跳過一個ALE脈沖。若想禁止ALE的輸出，可以于SFR8EH地址上置0。這時，只有在執(zhí) PSEN有效。但是訪問外部數(shù)據(jù)儲存器時，不會出現(xiàn)這兩次有效P EA/VPP:在EA維持在低電平時，不論是否有內(nèi)部程序儲存器，這時均為程序儲存器。如果加密方式為1,EA會將內(nèi)部鎖定為RESET。EA維持在高電平時，其間為內(nèi)部程序儲存器。FLASH編程時，該引腳單片機是一個結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的同步時序電路，為確保其各個內(nèi)部部件間能夠同時進行工作，其內(nèi)部的電路絕對按照時序在唯一時鐘信號下工作，就是單片機時鐘AT89C51單片機內(nèi)部含有一個用來構(gòu)成振蕩(1)外部時鐘方式：該方式是直接將振蕩時鐘脈沖從單片機的外部引入，讓振蕩時鐘脈沖由AT89C51單片機的XTAL1引腳輸入，XT外部時鐘懸空(2)內(nèi)部時鐘方式：該方式是在XTAL1與XTAL2引腳的兩端跨接一個晶體振蕩器，利用芯片內(nèi)部振蕩器，這樣就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。如下圖3.3所示在單片機出現(xiàn)例如程序進入死循環(huán)或跑飛這種未知狀態(tài)或上電時就需要將單片(1)外接復(fù)位芯片：常用復(fù)位芯片有MAX810。在某些情況下處在間歇性工作情況時，為確保單片機復(fù)位的可靠性，就必須外接復(fù)位芯片，這時單片機需要頻繁復(fù)位。電路如下圖3.4所示。(2)上電復(fù)位：這種復(fù)位方式是通過利用電容充電實現(xiàn)來達到復(fù)位的目的。在+(3)按鍵復(fù)位：當單片機在工作過程中需要復(fù)位，當復(fù)位按鍵被按下時，此時彈起后RST端經(jīng)由電阻接地，并完成復(fù)位。電路如下圖3.6所示。+直流電機轉(zhuǎn)速的控制方法可以分為電樞電壓控制和勵磁控制兩種類型。勵磁控制法來控制磁通，控制功率小，然而存在很多缺點。它的動態(tài)響應(yīng)也較差，勵磁線而處于低速時又會受到磁極飽和的限制。因此，相比于勵磁控制，電樞電壓控制法的目的，然而該方法效率非常低。所以隨電力電子技術(shù)進步，電樞電壓控制法也發(fā)展了很多種。例如：利用蓄電池之類的直流電源來供電或者利用硅整流器將交流電假設(shè)晶體管V1先導(dǎo)通T1秒，然后再關(guān)斷T2秒，此期間電樞端的電壓為0。如要改變a的值來進行調(diào)速，用以下三種方法中的(1)變頻調(diào)寬法：維持T值一定，讓T1在O-T1的范圍內(nèi)變化。(2)定寬調(diào)頻法：維持T1一定，讓T2變化。(3)定寬調(diào)頻法：維持T2值一定，讓T1變化。電樞電壓的平均值Ua的調(diào)節(jié)范圍是0到Ud,都是正值。這是因為不論用什么(1)每個晶體管的驅(qū)動脈沖在低速時仍交款，利于確保晶體管可靠導(dǎo)通。(2)電動機停止時會有微振電流，可以消除靜摩擦的死區(qū)。(3)調(diào)速范圍可達到2000左右，低速平穩(wěn)性好。(4)電動機在四象限運行。(5)電流一定連續(xù)。如下圖3.8是雙極性H型可逆PWM變換器的波形圖及電路原理圖。V4不能與V2、V3同時導(dǎo)通，因為會造成Ud直通短路。假設(shè)V1和V4同時導(dǎo)通T1面之后關(guān)斷，在間隔一定時間后再讓V2和V3同時導(dǎo)通TO≤a≤1,所以電動機可在正反兩個方向調(diào)速運轉(zhuǎn)。因為電樞電感釋放儲能作用下V2和V3的c-e極承受反壓，V1和V4其驅(qū)動電路如圖3.9所示。結(jié)合本設(shè)計所選擇的電動機測速法，選擇使用6N137廣電編碼盤。其硬件電路如下圖3.10所示。草QAQAB當磁場作用于半導(dǎo)體中的載流子和金屬導(dǎo)體時，會產(chǎn)生的橫向的電位差，我們稱這種物理現(xiàn)象為霍爾效應(yīng)。如果在電流通過金屬箔片的時候在與電流垂直的方向加入一個磁場，這種情況下金屬箔片的兩面就會出現(xiàn)橫向的電位差?；魻栃?yīng)在半導(dǎo)體中所呈現(xiàn)的效果相較于處于金屬箔片中時更加顯著。當相變溫度處于居里點以下時，鐵磁體所體現(xiàn)的霍爾效應(yīng)會非常強。因為通電導(dǎo)線的周圍有磁場，大小和導(dǎo)在的缺口中，圓環(huán)上所環(huán)繞的線匝會通過檢測電流，磁場就由此產(chǎn)生，那么霍爾傳感器就有信號輸出。在線圈是9匝，電流是20A時，將產(chǎn)生0.1T磁場強度，那么HD7279是一片可以驅(qū)動8位共陰數(shù)碼管且具有串行接口的智能顯示驅(qū)動芯片。其可連接64鍵之多的鍵盤矩陣，單片便可以完成鍵盤接口和LED與LED顯示的所(1)64鍵盤控制器，其中含有去抖動電路。(2)右移和左移指令。(3)串行接口，不需要依靠外圍元件就能直接驅(qū)動LED。(4)有SOIC與DIP兩種封裝形式可以選擇。(5)各種獨立控制譯碼。(6)有段尋址指令，控制獨立LED方便。因為單片機只可以接收數(shù)字信號，而霍爾元件輸出的信號是模擬信號，所以外部模擬量就要在外部模擬器與計算機間加裝一個A/D轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計選擇了ADC0809來作為A/D轉(zhuǎn)換原件。ADC0809是一種有微機處理兼容控制邏輯、帶有8路多路開關(guān)和8位A/D轉(zhuǎn)換器的CMOS組件，是一種逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可與單片機直接接口。ADC0809共28個引腳，其管腳圖如下圖3.12所示。 EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up12(6),7) VCCGNDV INO-IN7:用于8路模擬電壓輸入的端口。A、B、C:模擬輸出通道地址的選擇線。COE:該端口為輸出允許端口，高電平有效。當該端為高電平，將三態(tài)輸出緩沖START:啟動轉(zhuǎn)換脈沖的輸入端。其所加信號上升沿把所有內(nèi)部寄存器清零，A/D轉(zhuǎn)換的電路圖如下圖3.13所示。 123456789ABC 2323圖3.13A/D轉(zhuǎn)換電路圖3.8報警電路本設(shè)計的報警電路選擇蜂鳴器與LED發(fā)光二極管。在出現(xiàn)故障時單片機會給出信號，蜂鳴器發(fā)出報警，發(fā)光二極管被點亮，便可報警電路如下圖3.14所示。圖3.14報警電路本系統(tǒng)所需要的供電電源有兩個：直流5V電源，給單片機和其他芯片供電。直直流5V電源，交流電經(jīng)過整流橋后，由穩(wěn)壓芯片LM7805將電壓穩(wěn)定為5V,來對單片機進行供電。直流220V電壓的電源能夠由單相橋式整流電路來產(chǎn)生，然而整流電路輸出的電壓有很大的交流成分，無法兼容大部分設(shè)備和電子電路。所以，在整流之后還要使用濾波電路把直流電壓變得平滑。直流電源中的濾波電路相比用在信號處理上的濾波電路，其特點有：(1)可以輸出大電流。(2)在理想狀態(tài)之下，可以完全濾掉交流部分，只留下直流部分。(3)都采用無源電路。電源電路圖如下圖3.15所示。該設(shè)計使用的控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用匯編語言作為系統(tǒng)的編程語言。單元為起始來執(zhí)行程序，堆棧指針就寫入07H。通過單片機輸出口接H驅(qū)動控制電路，方便于調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)動速度。在按下鍵使用數(shù)碼管動態(tài)顯示來作為顯示電路，這樣就能夠時刻顯示當前轉(zhuǎn)速或者電流電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)都使用閉環(huán)，電壓環(huán)作為外環(huán)，電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，外環(huán)的采樣因為采樣值存在擾動的情況，所以我們需要使用軟件來進行濾波。使用軟件控NY人工處理PID就是比例、微分、積分的英文縮寫。而PID控制，簡而言之就是比例、微分、積分控制，PID控制系統(tǒng)中，PID控制器指的是完成PID控制規(guī)律的部分。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)被控對象的新能和特征要求選用用不同控制組和。如下圖4.2是PID控制算法的方框圖。+++該調(diào)節(jié)作用具備對系統(tǒng)偏差信號的變化進行反映的功能，可以對偏差變化趨勢起到提前預(yù)知的作用，所以其控制作用非常優(yōu)異。在偏差形成前便被微分調(diào)節(jié)消除，能夠?qū)ο到y(tǒng)動態(tài)性能有所改善。如果微分時間選擇合適，能夠減少超調(diào)和調(diào)節(jié)時間。因為微分作用存在加重噪聲干擾的缺點，如果過分加強微分調(diào)節(jié)不利于系統(tǒng)抗擾。微分作用通常需要與其他兩種調(diào)節(jié)相結(jié)合來組成PID或PD控制器。且微分作用是反映變化率的，如果輸出無變化，微分作用則無輸出。積分調(diào)節(jié)的作用：能夠充分消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。積分調(diào)節(jié)會在系統(tǒng)出現(xiàn)誤差時開始進行，一直到?jīng)]有誤差為止，對系統(tǒng)消除靜態(tài)誤差有著良好的作用。積分作用的強弱由其時間常數(shù)決定并與其成反比，積分時間常數(shù)越大積分作用就越弱，反之則越強。積分作用一般是與其他兩種調(diào)節(jié)相結(jié)合來組成PID或PI調(diào)節(jié)器。積分調(diào)解會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也會拖慢動態(tài)響應(yīng)。能夠按比例反應(yīng)系統(tǒng)偏差。系統(tǒng)出現(xiàn)偏差時在第一時間比例調(diào)節(jié)就開始作用，降低偏差。比例作用越大，調(diào)節(jié)速度就越快。如果比例作用過大，會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PID算法流程圖如下圖4.3所示。將u(k)輸出采樣時刻是否到?Y4.3處理與數(shù)據(jù)采集的子程序設(shè)計X1<x2NYNYY圖4.4中值濾波流程圖該設(shè)計測量電流是使用霍爾元件VGN3501經(jīng)過ADC0809轉(zhuǎn)換的方法。開始開始采樣次數(shù)N=3A/D轉(zhuǎn)換完成?Y讀、存結(jié)果Y返回5系統(tǒng)的仿真及操作方法使用仿真軟件的開始按鍵開始仿真后，整個仿真系統(tǒng)被激活，數(shù)碼管被點亮，所顯示的數(shù)據(jù)為0,如下圖5.1所示，這時電動機處于停止狀態(tài)。在停止狀態(tài)下可以數(shù)字數(shù)字PWM直流調(diào)速系統(tǒng)仿真圖P表示正向，-表示反向電機速度顯示電機控制與速度調(diào)節(jié)按鍵如果已經(jīng)設(shè)定了轉(zhuǎn)速，則電動機從最低速開始緩慢轉(zhuǎn)動，最終轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值。如果已經(jīng)設(shè)定了轉(zhuǎn)速，則電動機從最低速開始緩慢轉(zhuǎn)動，最終轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值。電動機下方會顯示實際轉(zhuǎn)速。如果要改變電動機的轉(zhuǎn)動方向，必須再點擊一次“啟動/停止”按鍵停止電動機，然后才能進行轉(zhuǎn)動方向的調(diào)節(jié)。如果電動機逆時針轉(zhuǎn)動，數(shù)碼管與電動機所顯示的轉(zhuǎn)速值前為“-”號。如果電動機順時針轉(zhuǎn)動，電動機所顯示的轉(zhuǎn)速值前為“+”號，而數(shù)碼管因為無法顯示“+”號，所以用字母P來表示。上述說明如下圖5.2所示。P表示正向，-表示反向電機速度顯示直流電機動指示燈電機控制與速度調(diào)節(jié)按鍵直流調(diào)速系統(tǒng)的各個部分的軟、硬件進行分別研究，并針對各個組成部件的每種類深入的了解。在查閱資料的過程中所接觸到的大量自動化相關(guān)知識讓我對本專業(yè)的并且，在這個過程中我對自身優(yōu)缺點和掌握專業(yè)知識的程度也有了透徹的認識，然 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