基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

沈陽(yáng)航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-40-第1章緒論1.1直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展概況五十多年來(lái)，直流電氣傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的變革。首先，實(shí)現(xiàn)了整流器件的更新?lián)Q代，從50年代的使用已久的直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)組(簡(jiǎn)稱G-M系統(tǒng))及水銀整流裝置，到60年代的晶閘管—電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱V-M系統(tǒng))，使得電力電子變流技術(shù)產(chǎn)生了根本的變革。再到脈寬調(diào)制(PulseWidthModulation)變換器的產(chǎn)生，不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示了很大的優(yōu)越性，使電氣傳動(dòng)完成了一次大的飛躍。另外，集成運(yùn)算放大器和眾多的電子模塊的出現(xiàn)，不斷促進(jìn)了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化。80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，8-32位單片機(jī)相繼出現(xiàn)并應(yīng)用于控制系統(tǒng)，控制電路已實(shí)現(xiàn)高集成化，小型化，高可靠性及低成本。以上技術(shù)的應(yīng)用，使系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅度提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。由于系統(tǒng)的調(diào)速精度高，調(diào)速范圍廣，所以，在對(duì)調(diào)速性能要求較高的場(chǎng)合，一般都采用直流電氣傳動(dòng)。早期，直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分立器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。隨著單片機(jī)廣泛應(yīng)用于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化控制。數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):首先，提高了調(diào)速性能。測(cè)速的數(shù)字化能夠在很寬的范圍內(nèi)高精度測(cè)速，擴(kuò)大了調(diào)速范圍，提高了速度控制的精度。另一方面，模擬電路難以實(shí)現(xiàn)的控制方法，如自適應(yīng)控制、復(fù)合控制等都能容易的實(shí)現(xiàn)。其次，提高了運(yùn)行的可靠性。硬件高度集成化使得零部件數(shù)量和觸點(diǎn)大大減少，大部分功能都是由軟件完成的，所以數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)的故障率比模擬系統(tǒng)小。而且數(shù)字電路的抗干擾性能強(qiáng)，不易受溫度等外界條件變化的影響，運(yùn)行的可靠性高。最后，易于維修。由于單片機(jī)可以與計(jì)算機(jī)相連，可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、診斷、顯示和記錄，并對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析和記錄，所以維修很方便，維修周期變短。1.2數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀1.2.1調(diào)速系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著各種處理器的出現(xiàn)和發(fā)展，國(guó)外對(duì)直流電機(jī)數(shù)字控制調(diào)速系統(tǒng)的研究也在不斷的發(fā)展和完善，尤其在80年代在這方面的研究達(dá)到空前的繁榮。大型直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)一般采用晶閘管觸發(fā)脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)，研究人員對(duì)控制算法作了大量的研究:有的提出內(nèi)?？刂频乃惴?、有的提出了I-P控制器取代PI調(diào)節(jié)器的方法、有的提出了自適應(yīng)PID算法和模糊PID算法等。目前，國(guó)外主要電氣公司，如瑞典的ABB、德國(guó)的西門子、AEG、日本的三菱、東芝、美國(guó)的GE、西屋等，均已開(kāi)發(fā)出數(shù)字裝置，有成熟的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模板化的應(yīng)用產(chǎn)品供選擇。例如西門子公司生產(chǎn)的SIMOREG-6RA70全數(shù)字直流驅(qū)動(dòng)裝置，用于直流電機(jī)電樞和勵(lì)磁供電，完成調(diào)速任務(wù)。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，可選擇單象限或四象限運(yùn)行的裝置，裝置本身帶有參數(shù)設(shè)定單元，不需要其他任何附加設(shè)備便可完成參數(shù)的設(shè)定。國(guó)內(nèi)各大專院校、科研單位和廠家也都在開(kāi)發(fā)數(shù)字裝置。張井崗等人提出直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)?？刂品椒āＴ摲椒ㄒ罁?jù)內(nèi)?？刂圃恚槍?duì)雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種內(nèi)?？刂破鳎〈Ｒ?guī)的PI調(diào)節(jié)器，成功解決了轉(zhuǎn)速超調(diào)問(wèn)題，能使系統(tǒng)獲得優(yōu)良的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。由于單片機(jī)以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，數(shù)字系統(tǒng)的控制精度和可靠性比模擬系統(tǒng)大大提高。而且通過(guò)系統(tǒng)總線，數(shù)字控制系統(tǒng)能與管理計(jì)算機(jī)、過(guò)程計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程電控裝置進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的分級(jí)自動(dòng)化控制。所以，直流傳動(dòng)控制采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，使系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新階段。1.2.2控制策略概況在現(xiàn)代控制理論和智能控制策略應(yīng)用方面，一些新的控制方式如模糊控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制，專家系統(tǒng)控制等也逐步進(jìn)入了電力電子控制領(lǐng)域，使控制性能更穩(wěn)定，制造成本更低。在系統(tǒng)的數(shù)字控制方案中，目前有以下幾種:1.PID控制在工業(yè)控制過(guò)程中，目前采用最多的控制方式仍然是PID方式。PID有幾個(gè)重要的功能:提供反饋控制，通過(guò)積分作用可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，通過(guò)微分作用預(yù)測(cè)將來(lái)。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于PID控制算法利用率都很高，這一方面是由于PID控制器具有簡(jiǎn)單而固定的形式，在很寬的操作條件范圍內(nèi)，都能保持較好的魯棒性;另一方面是因?yàn)镻ID控制器允許工程技術(shù)人員以一種簡(jiǎn)單而直接的方式來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。但是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，被控對(duì)象隨著負(fù)荷變化或者受干擾因素影響，對(duì)象特性參數(shù)或者結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，PID參數(shù)不變將影響校正效果；然而PID參數(shù)復(fù)雜而繁瑣的整定過(guò)程一直困擾著工程技術(shù)人員，其參數(shù)的整定一般需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員來(lái)完成，既耗時(shí)又耗力，加之實(shí)際系統(tǒng)千差萬(wàn)別，又有滯后、非線性等因素，使PID參數(shù)的整定有一定的難度，致使許多PID控制器沒(méi)能整定的很好，這樣的系統(tǒng)自然無(wú)法工作在令人滿意的狀態(tài)，為此人們提出了自整定PID控制器，在線辨識(shí)對(duì)象特征參數(shù)，實(shí)時(shí)改變控制策略，使控制品質(zhì)保持最佳。2.滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制利用不連續(xù)的開(kāi)關(guān)控制方法來(lái)強(qiáng)迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著相平面中某一滑動(dòng)模態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)。變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)具有完全自適應(yīng)性，這成為變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的最突出的優(yōu)點(diǎn)，成為它得到重視的主要原因。任何實(shí)際系統(tǒng)中都有一些不確定參數(shù)或變化參數(shù)，數(shù)學(xué)描述也總具有不準(zhǔn)確性，還受到外部環(huán)境的擾動(dòng)。滑模控制有著明顯的優(yōu)點(diǎn):快速性和強(qiáng)魯棒性，但也存在控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)效果不佳、理想滑模切換面難于選取、控制效果受采樣率的影響等弱點(diǎn)。如今直流調(diào)速的滑?？刂频难芯糠脚d未艾，特別是滑?？刂坪推渌悄芸刂撇呗韵嘟Y(jié)合構(gòu)成新的集成控制策略備受關(guān)注。3.模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的自動(dòng)控制，包括經(jīng)典理論和現(xiàn)代控制理論中有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即控制器的綜合設(shè)計(jì)都要建立在被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，但是有時(shí)建立精確的數(shù)學(xué)模型特別困難。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重大。因?yàn)槟：刂撇挥媒?shù)學(xué)模型，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的輸入輸出結(jié)果數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)場(chǎng)操作人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。模糊控制器有著以下優(yōu)點(diǎn)：1模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則，其依據(jù)是現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí)。模糊控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程中不需要被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，模糊控制器有著較強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)性；2查找模糊控制表只需要占用處理器的時(shí)間很少，因而可以采用較高采樣率來(lái)補(bǔ)償模糊控制規(guī)則和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的偏差。此外，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制芯片的出現(xiàn)，一些學(xué)者正在研究其在直流調(diào)速中的應(yīng)用，如用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器替代閉環(huán)電流控制器等。綜上所述，每一種控制方案都有其特長(zhǎng)，但都在某些方面存在些問(wèn)題。因此，一種必然的發(fā)展趨勢(shì)是各種控制方案相互滲透，取長(zhǎng)補(bǔ)短，互濟(jì)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合成復(fù)合的控制方案。1.3論文研究的背景和意義在當(dāng)今電氣傳動(dòng)領(lǐng)域，由于直流電動(dòng)機(jī)具有極好的運(yùn)行性能和控制特性，因此在要求高起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)和寬速度調(diào)節(jié)范圍的電氣傳動(dòng)中，仍廣泛采用直流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行電機(jī)的直流調(diào)速系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑，方便，易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，過(guò)載能力大，能受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速起制動(dòng)和正反轉(zhuǎn)，能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)中各種不同的特殊運(yùn)行要求，所以直流調(diào)速系統(tǒng)至今仍然被廣泛地用于自動(dòng)控制要求較高的各種生產(chǎn)部門，是調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。在工程實(shí)踐中，有許多生產(chǎn)機(jī)械要求在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行速度的平滑調(diào)節(jié)，并且要求有良好的靜，動(dòng)態(tài)性能。由于直流電動(dòng)機(jī)具有極好的運(yùn)行性能和控制特性，在我國(guó)許多工業(yè)部門，如軋鋼，礦山采掘，海洋鉆探，金屬加工，紡織等場(chǎng)合仍然占有重要地位。而且直流調(diào)速系統(tǒng)在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，從控制技術(shù)的角度來(lái)看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用研究具有實(shí)際意義。電氣傳動(dòng)是現(xiàn)代最主要的機(jī)電能量變化形式之一。在當(dāng)今社會(huì)中廣泛使用著各式各樣的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，其中許多系統(tǒng)有調(diào)速的要求：如車輛、電梯、機(jī)床、造紙機(jī)械等等。為了滿足運(yùn)行、生產(chǎn)、工藝的要求往往需要對(duì)另一類設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵等進(jìn)行控制；為了減少運(yùn)行損耗、節(jié)約電能也需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。和交流調(diào)速系統(tǒng)相比，直流調(diào)速系統(tǒng)的變流方式及控制方法簡(jiǎn)單，調(diào)速性能好，長(zhǎng)期以來(lái)在調(diào)速傳動(dòng)中占統(tǒng)治地位。在交流調(diào)速系統(tǒng)大力發(fā)展的今天，直流調(diào)速系統(tǒng)也有了很大的進(jìn)步。數(shù)字化集成電路尤其是微處理器的廣泛應(yīng)用，使調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整由硬件變成了軟件，調(diào)整PID參數(shù)甚至自尋最優(yōu)都變得非常方便，實(shí)現(xiàn)了模擬控制中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的各種復(fù)雜控制要求以及故障監(jiān)視、保護(hù)功能、自診斷功能。1.4本文所做的主要工作本文在選定直流電機(jī)控制模塊、51系列單片機(jī)、霍爾測(cè)速模塊等硬件的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了以51系列單片機(jī)為核心的直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要工作內(nèi)容有：調(diào)速控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)調(diào)速控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括繪制程序流程圖、編寫源程序、KEIL軟件編譯部分設(shè)計(jì)的Proteus仿真調(diào)速控制系統(tǒng)的組裝與調(diào)試PID參數(shù)的實(shí)驗(yàn)整定第2章直流調(diào)速控制系統(tǒng)概況及理論基礎(chǔ)本章主要介紹直流電機(jī)的調(diào)速方法及原理,闡述了直流電機(jī)的PWM調(diào)速原理和調(diào)速系統(tǒng)的各個(gè)性能指標(biāo)，最后，介紹了模擬PID控制的原理和數(shù)字PID的控制算法。2.1直流電機(jī)調(diào)速方法及原理根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式，可見(jiàn)，其調(diào)速方式有電樞串電阻調(diào)速、電樞電源電壓調(diào)速和弱磁調(diào)速三種。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式為:n=U-IaRa+U：電樞電壓；：電樞電流；Ra+R：電樞電路總電阻；電樞串電阻調(diào)速他勵(lì)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，保持電源電壓及勵(lì)磁電流為額定值，在電樞回路串入不同的電阻值，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在不同的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性斜率隨電樞回路串入電阻R變化，調(diào)速范圍只能在基速（運(yùn)行于固有機(jī)械特性上的轉(zhuǎn)速）與零轉(zhuǎn)速之間調(diào)節(jié)。這種調(diào)速方法的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便；缺點(diǎn)為調(diào)速范圍限于在基速與零速之間調(diào)節(jié)，調(diào)速效率較低，電樞回路串入電阻后使得電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性變軟，負(fù)載變化引起電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)速變化，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差。(2)電樞電源電壓調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)電樞回路不串接電阻，單獨(dú)由一個(gè)可調(diào)節(jié)的直流電源供電，最高電壓不超過(guò)額定電壓；勵(lì)磁繞組由另一電源供電，一般保持勵(lì)磁磁通為額定值。圖2.1為驅(qū)動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，改變電樞電源電壓調(diào)速機(jī)械特性曲線，可見(jiàn)，電樞電源電壓越低，轉(zhuǎn)速就越低；通過(guò)改變電樞電源電壓，調(diào)速范圍限于基速與零轉(zhuǎn)速之間。這種調(diào)速方式的特點(diǎn)為改變電樞電源電壓，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性硬度不變，電動(dòng)機(jī)低速穩(wěn)定性好；若電樞電源電壓能夠連續(xù)調(diào)節(jié)，則能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，且平滑性好，而被廣泛采用。不足是調(diào)壓設(shè)備的投資費(fèi)用較高。圖2.1電樞電壓調(diào)速機(jī)械特性曲線(3)弱磁調(diào)速保持直流電動(dòng)機(jī)電樞電源電壓不變、電樞回路不串接電阻，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，減小直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁磁通，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，其調(diào)速范圍為基速與允許最高轉(zhuǎn)速之間，調(diào)速范圍有限。這種調(diào)速方式的特點(diǎn)為設(shè)備簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便，運(yùn)行效率高，適合恒功率負(fù)載。不足之處是勵(lì)磁過(guò)弱時(shí)，機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差；拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，可能出現(xiàn)電樞電流過(guò)載現(xiàn)象。實(shí)際運(yùn)行中，往往采用電樞電源電壓調(diào)速及弱磁調(diào)速相結(jié)合的方法，保證調(diào)速范圍寬、電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，損耗較小、運(yùn)行效率較高，能滿足生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速要求。在本設(shè)計(jì)中采用電樞電源電壓調(diào)速。2.2直流電機(jī)的PWM調(diào)速原理為了獲得可調(diào)的直流電壓，利用電力電子器件的完全可控性，采用脈寬調(diào)制技術(shù)，直接將恒定的直流電壓調(diào)制成可變大小和極性的直流電壓作為電動(dòng)機(jī)的電樞端電壓，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平滑調(diào)速，這種調(diào)速系統(tǒng)就稱為直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)。脈寬調(diào)制（PulseWidthModulation），是利用電力電子開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，將直流電壓變成連續(xù)的直流脈沖序列，并通過(guò)控制脈沖的寬度或周期達(dá)到變壓的目的。所采用的電力電子器件都為全控型器件，如電力晶體管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行PWM調(diào)速控制的原理圖和輸入/輸出電壓波形如圖2.2所示。圖2.2PWM調(diào)速控制原理和電壓波形圖在圖2.2（a）中，當(dāng)開(kāi)關(guān)管MOSFET的柵極輸入高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組兩端有電壓Us。t1時(shí)間后，柵極輸入變?yōu)榈碗娖?，開(kāi)關(guān)管截止，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓為0。t2時(shí)間后，柵極輸入重新變?yōu)楦唠娖剑_(kāi)關(guān)管的動(dòng)作重復(fù)前面的過(guò)程。這樣，對(duì)應(yīng)著輸入的電平高低，直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組兩端的電壓波形如圖2.2（bU式中α—占空比，α=t1占空比α表示在一個(gè)周期T里，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間與周期的比值。α的變化范圍為0≤α≤1。由式（2.2）可知，當(dāng)電源電壓Us不變的情況下，電樞的端電壓的平均值U0取決于占空比2.3調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)任何一臺(tái)需要控制轉(zhuǎn)速的設(shè)備，其生產(chǎn)工藝對(duì)調(diào)速性能都有一定的要求，如在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，有級(jí)或無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；以一定的精度在需要轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于頻繁起/制動(dòng)的設(shè)備要求加減速盡量快，以提高生產(chǎn)率，不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起制動(dòng)盡量平穩(wěn)。調(diào)速范圍D指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下調(diào)速時(shí)，其最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比，即D=式中最高轉(zhuǎn)速nmax最低轉(zhuǎn)速nmin靜差率δ靜差率也稱為轉(zhuǎn)速變化率，指電動(dòng)機(jī)在一條機(jī)械特性上額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降落?n與該機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速nδ=式中nN—可見(jiàn)，在n0相同時(shí)，機(jī)械特性越硬，額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速降越小，則δ調(diào)速范圍D與靜差率δ指標(biāo)有時(shí)是矛盾的，采用同一種調(diào)速方法，若靜差率δ要求不高（亦即δ值大），則調(diào)速范圍寬；反之，若靜差率δ要求高（亦即δ值?。?，則調(diào)速范圍窄。因此往往根據(jù)靜差率δ要求，選擇相適應(yīng)的調(diào)速方法。平滑系數(shù)φ調(diào)速平滑性指相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速的接近程度，用平滑系數(shù)φ表示為φ=φ接近于1，則表明調(diào)速的平滑性越好。若連續(xù)可調(diào)，則其級(jí)數(shù)趨于無(wú)窮大，稱為無(wú)級(jí)調(diào)速，平滑性最好。若為非連續(xù)調(diào)節(jié)，則其級(jí)數(shù)有限，稱為有級(jí)調(diào)速，平滑性較差。2.4PID控制原理及其算法將偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，用該控制量對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，這樣的控制器稱PID控制器。PID控制器是控制系統(tǒng)中技術(shù)比較成熟，而且應(yīng)用最廣泛的一種控制器。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)容易調(diào)整，不一定需要系統(tǒng)的確切數(shù)學(xué)模型，因此在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。PID控制器最先出現(xiàn)在模擬控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的模擬PID控制器是通過(guò)硬件（電子元件、氣動(dòng)和液壓元件）來(lái)實(shí)現(xiàn)它的功能。隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，把它移植到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中來(lái)，將原來(lái)的硬件實(shí)現(xiàn)的功能用軟件來(lái)代替，因此稱作數(shù)字PID控制器，所形成的一整套算法則稱為數(shù)字PID控制算法。2.4.1模擬PID控制原理常規(guī)的模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖2.3所示。該系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對(duì)象組成。圖中，rt是給定值，yt是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差eet作為PID控制器的輸入，ut作為PID控制器的輸出和被控對(duì)象的輸入。所以模擬u式中KP—比例系數(shù)TDTI—積分常數(shù)u0在模擬PID控制器中，比例環(huán)節(jié)的作用是對(duì)偏差瞬間做出快速反應(yīng)。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化?？刂谱饔玫膹?qiáng)弱取決于比例系數(shù)KP，KP越大，控制越強(qiáng)；但過(guò)大的圖2.3模擬PID控制系統(tǒng)原理圖2.4.2數(shù)字PID控制算法隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域，人們將模擬PID控制規(guī)律引入到計(jì)算機(jī)中來(lái)。對(duì)式（2.7）的PID控制規(guī)律進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q，就可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)PID控制，即數(shù)字PID控制。數(shù)字PID控制可以分為位置式PID控制和增量式PID控制，由于本設(shè)計(jì)中使用了增量式PID控制，所以下面對(duì)增量式PID控制算法進(jìn)行詳細(xì)的介紹。增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量?uk。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的控制量是增量，而不是位置量的絕對(duì)數(shù)值時(shí)，可以使用增量式PID控制算法進(jìn)行控制。由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，而不能像模擬控制那樣連續(xù)輸出控制量，進(jìn)行連續(xù)控制。由于這一特點(diǎn)，式（2.7）中的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)不能直接使用，必須進(jìn)行離散化處理。經(jīng)過(guò)離散化處理和相應(yīng)近似變換后就可以得到離散的u式中k—采樣序號(hào)，k=0,1,2，uk—第kek—第kek-1—u0—開(kāi)始進(jìn)行PID增量式PID控制算法可通過(guò)式（2.8）進(jìn)行推導(dǎo)而得出。由式（2.8）可得控制器在第k-u將式（2．8）與式（2．9）相減，并整理，就可以得到增量式PID控制算法公式為?式中A=B=C=由式（2.10）可以看出，如果計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采樣恒定的采樣周期T，一旦確定了A、B、C，只要使用前后3次測(cè)量值的偏差，就可以由式（2.10）求出控制增量。增量式PID控制算法與位置式PID控制算法相比，計(jì)算量小得多，因此在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。第3章調(diào)速控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)本章主要介紹了直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，調(diào)速控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、霍爾測(cè)速模塊、矩陣鍵盤以及液晶顯示模塊組成。本章詳細(xì)闡述了各個(gè)模塊的工作原理并對(duì)相應(yīng)的電路原理圖進(jìn)行分析。3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖及其工作原理直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，通過(guò)矩陣鍵盤設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)速給定值并進(jìn)行加速、減速、正反轉(zhuǎn)及啟停等操作。直流電機(jī)同軸的轉(zhuǎn)盤和霍爾測(cè)速模塊可將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，并送給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)計(jì)算得到實(shí)際轉(zhuǎn)速。通過(guò)比較設(shè)定轉(zhuǎn)速值和實(shí)際轉(zhuǎn)速值，根據(jù)誤差利用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。單片機(jī)輸出相應(yīng)占空比的PWM波直接送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸入端控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速。液晶顯示模塊可顯示給定轉(zhuǎn)速值和電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速值。綜上，單片機(jī)主要完成參數(shù)設(shè)置、轉(zhuǎn)速測(cè)量、參數(shù)顯示和控制輸出等功能。直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)以AT89C51為控制主芯片，AT89C51是一款低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有4K可編程Flash存儲(chǔ)器，使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線可編程Flash，具有雙工串行通道，可實(shí)現(xiàn)在線編程功能，內(nèi)部集成了看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、全新的加密運(yùn)算，使程序的保密性增強(qiáng)，兼容性強(qiáng)，軟硬件調(diào)試方便。因此，使用該MCU作為主控芯片可以方便的設(shè)計(jì)電路。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的外圍電路，主要由單片機(jī)、晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成。本設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖3.2所示。圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)送入RST后還要送至片內(nèi)的施密特觸發(fā)器，由片內(nèi)復(fù)位電路對(duì)觸發(fā)器輸出采樣信號(hào)，然后由內(nèi)部復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位操作所要的信號(hào)。一般的復(fù)位電路可分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位，我們選用的是按鍵與上電復(fù)位。RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，只要高電平的復(fù)位信號(hào)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的有效時(shí)間，就可以使單片機(jī)上電復(fù)位。復(fù)位信號(hào)是通過(guò)電容充電實(shí)現(xiàn)的，上電瞬間，RST端電位與VCC相同，隨充電電流的減少，RST的電位逐漸下降，直到復(fù)位信號(hào)無(wú)效，完成上電自動(dòng)復(fù)位。電路中電容C2和C3的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，典型值通常選擇為30pF左右。晶振的范圍通常在1.2~12MHz之間，頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快，此次設(shè)計(jì)采用的晶體振蕩頻率為12MHz。3.3直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N和二極管及直流電機(jī)組成。單片機(jī)輸出PWM波給電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的控制。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N的IN1端輸入PWM波，IN2輸入低電平直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)；ENA輸入高電平實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的控制。3.3.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298NL298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V。L298N的輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A，額定功率為25W。L298N內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載。L298N采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制，具有兩個(gè)使能控制端，L298N可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。L298N對(duì)直流電機(jī)控制的邏輯真值表如表3.1所示。表3.1L298N對(duì)直流電機(jī)控制的邏輯真值表輸入輸出EN=HC=H；D=L正轉(zhuǎn)C=L；D=H反轉(zhuǎn)C=D制動(dòng)EN=LC=※；D=※

沒(méi)有輸出，電機(jī)不工作注：其中EN表示ENA或ENB；C、D分別為IN1、IN2或IN3、IN4；L為低電平，H為高電平，※為不管是低電平還是高電平。3.3.2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路圖直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接收由單片機(jī)產(chǎn)生的PWM波及其他控制信號(hào)，控制直流電機(jī)進(jìn)行加減速、正反轉(zhuǎn)、啟停等，其電路如圖3.3所示。圖3.3直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路圖3.4霍爾測(cè)速模塊霍爾測(cè)速模塊主要用來(lái)測(cè)得直流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，霍爾測(cè)速模塊主要由霍爾傳感器及相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路組成?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃?yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器,它具有靈敏度高、線性度好、穩(wěn)定性高、體積小和耐高溫等特點(diǎn)，在機(jī)車控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。本模塊主要用霍爾傳感器通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，來(lái)得到穩(wěn)定的脈沖方波信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的測(cè)量。選用型號(hào)為A3144的霍爾片作為霍爾測(cè)速模塊的核心，該霍爾傳感器體積小、安裝靈活，并與普通的磁鋼片配套使用?；魻枩y(cè)速模塊工作過(guò)程：測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器與機(jī)軸相連接，機(jī)軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一定的脈沖個(gè)數(shù)，經(jīng)霍爾器件電路部分輸出，成為單片機(jī)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖?？刂朴?jì)數(shù)時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)直流電機(jī)機(jī)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速值?；魻枩y(cè)速模塊由磁鋼、霍爾元件等組成，將一非磁性圓盤固定裝在直流電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，圓盤上等距離用環(huán)氧樹(shù)脂粘貼塊狀磁鋼，磁鋼采用永久磁，其示意圖如圖3.4所示。圖3.4霍爾傳感器檢測(cè)信號(hào)圖3.5矩陣鍵盤矩陣鍵盤可以對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)置，并可以控制直流電機(jī)進(jìn)行加速、減速、正反轉(zhuǎn)、啟停等。其電路圖如圖3.5所示。圖3.5矩陣鍵盤電路圖3.5.1矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線連接到鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。3.5.2矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法確定矩陣式鍵盤上哪個(gè)鍵被按下介紹一種“行掃描法”。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，下面給出一個(gè)具體的例子：?jiǎn)纹瑱C(jī)的P1口用作鍵盤I/O口，鍵盤的列線接到P1口的高4位，鍵盤的行線接到P1口的低4位。列線P1.7-P1.4分別接有4個(gè)上拉電阻到正電源+5V，4根行線和4根列線形成16個(gè)相交點(diǎn)。（1）檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵被按下。檢測(cè)的方法是P1.3-P1.0輸出全“0”，P1.4-P1.7輸出全“1”，即給P1賦值“F0”讀取P1.0-P1.3的狀態(tài)，若P1.0-P1.3為全“0”，則無(wú)鍵閉合，否則有鍵閉合。（2）去除鍵抖動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。（3）若第二次仍判斷有鍵被按下，為了確定鍵值，先判斷其所在行。方法是讀取此時(shí)P1口狀態(tài)，P1的低四位哪位電平被抬高則對(duì)應(yīng)行有鍵被按下，例如P1狀態(tài)為F1，那么說(shuō)明P1.0被置位，則其對(duì)應(yīng)行某鍵被按下。（4）用同樣方法判斷按鍵所在列，給P1賦值“0F”，并讀取P1口輸出狀態(tài)，P1高四位哪位電平被抬高則對(duì)應(yīng)列有鍵被按下。由此得到閉合鍵的行值和列值，然后可采用計(jì)算法或查表法將閉合鍵的行值和列值轉(zhuǎn)換成所定義的鍵值（5）為了保證鍵每閉合一次CPU僅作一次處理，必須去除鍵釋放時(shí)的抖動(dòng)。按鍵識(shí)別的一個(gè)重要問(wèn)題是去抖動(dòng)，下面詳細(xì)介紹：常用鍵盤的鍵是一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，被按下時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因，在觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為20~30ms。而鍵的閉合時(shí)間和操作者的按鍵動(dòng)作有關(guān)，大約為十分之幾秒到幾秒不等。去抖動(dòng)有硬件和軟件兩種方法。硬件方法就是在鍵盤中附加去抖動(dòng)電路，從根上消除抖動(dòng)產(chǎn)生的可能性；而軟件方法則是采用時(shí)間延遲以躲過(guò)抖動(dòng)（大約延時(shí)5-10ms即可），待線上狀態(tài)確定之后，再進(jìn)行狀態(tài)輸入。一般為簡(jiǎn)單起見(jiàn)多采用軟件方法。3.5.3矩陣鍵盤的工作方式在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。CPU對(duì)鍵盤的響應(yīng)取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中CPU的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證CPU能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又不要過(guò)多占用CPU的工作時(shí)間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。編程掃描方式編程掃描方式是利用CPU完成其它工作的空余調(diào)用鍵盤掃描子程序來(lái)響應(yīng)鍵盤輸入的要求。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。2.定時(shí)掃描方式定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對(duì)鍵盤掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間（例如10ms）的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。3.中斷掃描方式采用上述兩種鍵盤掃描方式時(shí)，無(wú)論是否按鍵，CPU都要定時(shí)掃描鍵盤，而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，并非經(jīng)常需要鍵盤輸入，因此，CPU經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)，為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式。當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，CPU處理自己的工作，當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識(shí)別按鍵。3.6液晶顯示模塊液晶顯示模塊選用1602型LCD顯示模塊LM016L來(lái)顯示直流電機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速及其實(shí)際轉(zhuǎn)速。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7和RS，R/W，EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能。其外部引腳如3.6所示。圖3.6LM016LVSS:電源地。VDD:電源正極。VEE:液晶顯示偏壓信號(hào)。RS:數(shù)據(jù)/命令選擇端。寄存器選擇，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平選擇指令寄存器。R/W:讀寫選擇端。高電平進(jìn)行讀操作，低電平進(jìn)行寫操作。E:使能信號(hào)。D0-D7：數(shù)據(jù)輸入/輸出口。從RS和R/W的不同狀態(tài)對(duì)LM016L進(jìn)行不同的操作，具體見(jiàn)表3.2。表3.2LM016L控制字表RSR/W操作說(shuō)明00寫入指令碼D0~D701讀取輸出的D0~D7狀態(tài)字10寫入數(shù)據(jù)D0~D711從D0~D7讀取數(shù)據(jù)第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件共分六大部分，分別為主函數(shù)、PWM波形發(fā)生函數(shù)、PID控制器函數(shù)、LCD顯示函數(shù)、矩陣鍵盤掃描函數(shù)。根據(jù)直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)需要，完成參數(shù)顯示、轉(zhuǎn)速設(shè)置、PID控制等功能。4.1主函數(shù)主函數(shù)是程序執(zhí)行的入口處，首先進(jìn)行定時(shí)器及外部中斷參數(shù)設(shè)置和初始化工作，然后設(shè)置顯示函數(shù)及鍵盤掃描函數(shù)的死循環(huán)，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并不斷掃描矩陣鍵盤，設(shè)置直流電機(jī)轉(zhuǎn)速值及控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)、啟停等都通過(guò)讀取矩陣鍵盤的鍵值實(shí)現(xiàn)?？刂破骱瘮?shù)依靠“定時(shí)中斷”（T0）結(jié)合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)以1秒為周期循環(huán)，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出即發(fā)生中斷響應(yīng)，計(jì)算控制量；PWM波形發(fā)生函數(shù)依靠“定時(shí)中斷”(T1)實(shí)現(xiàn)周期為100us的循環(huán)，通過(guò)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸入電平調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。主函數(shù)流程圖如圖4.1所示。圖4.1主函數(shù)流程圖程序開(kāi)始后，對(duì)單片機(jī)的計(jì)數(shù)器溢出中斷和外部中斷控制字進(jìn)行設(shè)置并設(shè)置定時(shí)器和外部中斷的工作方式，同時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值進(jìn)行設(shè)置，然后打開(kāi)相應(yīng)的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)值溢出后，定時(shí)器產(chǎn)生中斷，再去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。中斷程序執(zhí)行完成后，程序再返回主程序繼續(xù)執(zhí)行。矩陣鍵盤一直在被掃描，PWM波的產(chǎn)生和PID控制都是在定時(shí)器的中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)，直流電機(jī)速度的測(cè)量通過(guò)外部中斷1的中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)。4.2PWM波形發(fā)生函數(shù)PWM波形發(fā)生函數(shù)的功能是通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生不同占空比的PWM波，通過(guò)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)時(shí)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM波形發(fā)生函數(shù)流程圖如圖4.2所示。圖4.2PWM波形發(fā)生函數(shù)流程圖4.2.1源程序及注釋voidtime0_int(void)interrupt1//T0中斷服務(wù)程序{time++;//time為中斷次數(shù) TH0=(65536-100)/256;//設(shè)置定時(shí)器T0計(jì)數(shù)初值，該函數(shù)循環(huán)執(zhí)行周期為100us TL0=(65536-100)%256; if(change==0)//如果電機(jī)正轉(zhuǎn) {PWM2=0; ena=1; //L298N的IN2為低電平 if(time<=high)//產(chǎn)生時(shí)長(zhǎng)high*100us的高電平波形 {PWM1=1;} elsePWM1=0;//產(chǎn)生時(shí)長(zhǎng)（period-high）*100us的低電平波形if(time>=period)//period相當(dāng)于周期，保持不變的 {time=0;}//中斷次數(shù)清零 } Else//電機(jī)反轉(zhuǎn) {PWM1=0;ena=1;//L298N的IN1為低電平 if(time<=high)//產(chǎn)生時(shí)長(zhǎng)high*100us的高電平波形 {PWM2=1;} elsePWM2=0;//產(chǎn)生時(shí)長(zhǎng)（period-high）*100us的低電平波形if(time>=period) {time=0;}}}4.2.2對(duì)程序的說(shuō)明PWM波形發(fā)生函數(shù)產(chǎn)生PWM一周期波形如下圖。由此可知，此函數(shù)決定電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片輸出占空比可調(diào)的周期為200*100us=20ms的PWM波形。圖4.3PWM波形示意圖4.3PID控制器函數(shù)PID控制器函數(shù)的主要功能是根據(jù)霍爾傳感器模塊測(cè)得的電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速和電機(jī)的設(shè)置轉(zhuǎn)速，在單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算后得到一個(gè)控制量，對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以達(dá)到直流電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)置轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速差最小。PID控制器函數(shù)流程圖如圖4.4所示。圖4.4PID控制器函數(shù)流程圖4.3.1源程序及注釋voidtime1_int(void)interrupt3{TH1=0x3c;TL1=0xb0;//定時(shí)器T1設(shè)置參數(shù) count_speed++;if(count_speed==20)//只有加到20才執(zhí)行PID算法語(yǔ)句命令，也就是利用軟件延時(shí)0.05*20=1s{ high1=high1+(ek-ek_1)/15+ek/6+(ek+ek_2-2*ek_1)/12;//該賦值語(yǔ)句實(shí)質(zhì)為增量算式“uk if(high!=high1)//high為上次占空比，如果本次占空比計(jì)算值與上次不同 high=high1;//則將新的控制量賦值給high，if語(yǔ)句功能是不斷更新控制量ek_2=ek_1;//本采樣周期e(k-1)作為下個(gè)采樣周期的e(k-2)ek_1=ek;//本采樣周期e(k)作為下個(gè)采樣周期的e(k-1) num_display=15*num_medium;//num_display為實(shí)際轉(zhuǎn)速 ek=ref-num_display;//給定值減去實(shí)際值為偏差值，更新偏差值count_speed=0; //每周期結(jié)束時(shí)將軟件延時(shí)臨時(shí)變量清零num_medium=0; //每周期結(jié)束時(shí)將脈沖計(jì)數(shù)值清零 }}4.3.2對(duì)程序的說(shuō)明1.轉(zhuǎn)速的測(cè)量脈沖計(jì)數(shù)函數(shù)源程序：voidexter1()interrupt2{num_medium++;//外部中斷1中斷向量號(hào)為2，設(shè)置其為下降沿觸發(fā)中斷請(qǐng)求方式，實(shí)現(xiàn)脈沖計(jì)數(shù)功能}關(guān)于轉(zhuǎn)速計(jì)算：1/num_medium為一個(gè)脈沖的時(shí)間：4/(num_medium)為42.循環(huán)采樣的實(shí)現(xiàn)初始化函數(shù)調(diào)用后，計(jì)數(shù)器開(kāi)啟，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到最大65536時(shí)，T0溢出，硬件自動(dòng)使中斷觸發(fā)位置位，中斷允許條件下，CPU響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)，函數(shù)中首先進(jìn)行定時(shí)器初值重置，保證了再次進(jìn)入該函數(shù)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)，同時(shí)進(jìn)行一次采樣和執(zhí)行PID算法，但是軟件延時(shí)又決定采樣周期為1s。每秒進(jìn)行一次轉(zhuǎn)速計(jì)算即num_display=15*num_medium;同時(shí)將num_medium數(shù)值清零，說(shuō)明num_medium數(shù)值為1s內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)。3.調(diào)節(jié)器的算法誤差較大時(shí)，執(zhí)行PID算法；誤差較小時(shí)，執(zhí)行控制量增減1的算法。其中誤差較小時(shí)采用的增減1算法是在實(shí)際硬件調(diào)試中總結(jié)出來(lái)的一種控制算法，雖然簡(jiǎn)單但是實(shí)用，而且效果較好。也可以所有情況均采取PID算法，不加區(qū)別。4.4LCD顯示函數(shù)LCD顯示函數(shù)主要功能是對(duì)LCD進(jìn)行初始化、寫命令、寫數(shù)據(jù)等相應(yīng)操作。根據(jù)單片機(jī)運(yùn)算后的結(jié)果實(shí)時(shí)顯示直流電機(jī)的設(shè)置轉(zhuǎn)速及實(shí)際轉(zhuǎn)速。LCD顯示函數(shù)流程圖如圖4.5所示。圖4.5LCD顯示函數(shù)流程圖程序開(kāi)始執(zhí)行后，先對(duì)液晶顯示屏的顯示字型進(jìn)行設(shè)置，使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，使用5*7的字型，當(dāng)顯示完一個(gè)字符，光標(biāo)自動(dòng)右移。液晶顯示屏第一行顯示直流電機(jī)的設(shè)置轉(zhuǎn)速，第二行顯示直流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。通過(guò)矩陣鍵盤對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定的同時(shí)，顯示函數(shù)得到設(shè)定值后通過(guò)運(yùn)算得到設(shè)定值的千位、百位、十位、個(gè)位并顯示。當(dāng)通過(guò)外部中斷測(cè)得直流電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速后，直流電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速也被顯示出來(lái)。4.5矩陣鍵盤掃描函數(shù)矩陣鍵盤掃描函數(shù)的作用是判斷有無(wú)按鍵按下。當(dāng)有鍵按下時(shí)，通過(guò)行列掃描法得到相應(yīng)的鍵碼，并通過(guò)鍵碼識(shí)別得到相應(yīng)的鍵值。通過(guò)得到的鍵值可以對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)置并可以控制其正反轉(zhuǎn)、加速、減速、啟停。函數(shù)流程圖如圖4.6所示。圖4.6矩陣鍵盤掃描函數(shù)流程圖第5章硬件調(diào)試及控制策略改進(jìn)本章介紹了在硬件調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及相應(yīng)的解決方法并介紹了PID控制器參數(shù)的整定方法以及測(cè)試了無(wú)PID控制器及加入PID控制器后PWM波的波形，并分析了電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)置轉(zhuǎn)速存在誤差的原因。5.1硬件調(diào)試將程序下載到單片機(jī)后，按照電路原理圖連接好相應(yīng)連線。利用矩陣鍵盤設(shè)置轉(zhuǎn)速給定值，通過(guò)觀察轉(zhuǎn)速測(cè)量值的變化，估計(jì)超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和靜態(tài)誤差，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)整定法整定PID參數(shù)，尋求最優(yōu)參數(shù)。5.1.1遇到的問(wèn)題及解決方法將程序下載到單片機(jī)后，按照電路原理圖將各個(gè)模塊用導(dǎo)線連接好，進(jìn)行測(cè)試后啟動(dòng)電機(jī)，發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)矩陣鍵盤對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)置，也可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行加速、減速、啟停等操作，但不能測(cè)得直流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，在進(jìn)行一系列的測(cè)試后發(fā)現(xiàn)當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí)霍爾傳感器模塊輸出高電平，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，霍爾傳感器模塊輸出低電平，但霍爾測(cè)速模塊的輸出電壓達(dá)不到TTL電平的高電平，直接接入單片機(jī)外部中斷1口，單片機(jī)并不能工作。將霍爾傳感器模塊的輸出端接上上拉電阻后，再經(jīng)過(guò)非門74F04N后，接入單片機(jī)外部中斷1口，啟動(dòng)電機(jī)后，霍爾測(cè)速模塊能測(cè)得直流電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速并在液晶顯示屏上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。PID參數(shù)調(diào)節(jié)PID控制器參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)性能影響從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來(lái)考慮，PID控制器三個(gè)參數(shù)在調(diào)節(jié)中的作用主要是:比例系數(shù)KP的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。KP越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但易產(chǎn)生超調(diào)，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。KP取值過(guò)小，將使系統(tǒng)靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度;積分作用系數(shù)Ki的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Ki越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差消除越快，但Ki過(guò)大，在響應(yīng)過(guò)程的初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和的現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過(guò)程的較大超調(diào)。若Ki過(guò)小，將使系統(tǒng)靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度；微分作用系數(shù)Kd的作用是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，其作用是在響應(yīng)過(guò)程中抑制偏差向任何方向的變化，對(duì)偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報(bào)。但Kd過(guò)大，會(huì)使響應(yīng)過(guò)程提前制動(dòng)，從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間，而且會(huì)降低系統(tǒng)的抗干擾性能。因此綜合調(diào)節(jié)參數(shù)整定方法（1）經(jīng)驗(yàn)整定法根據(jù)上面參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)性能指標(biāo)影響，先設(shè)定一組參數(shù)，然后觀察響應(yīng)結(jié)果，根據(jù)超調(diào)、調(diào)節(jié)時(shí)間和穩(wěn)態(tài)誤差實(shí)際情況，對(duì)參數(shù)值進(jìn)行修改，并反復(fù)修正試湊，直到得到較為滿意的響應(yīng)結(jié)果為止。可以先整定比例度,使過(guò)渡過(guò)程基本穩(wěn)定,然后加積分消除余差,最后加微分進(jìn)一步提高控制質(zhì)量。（2）臨界比例度法①首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；②僅加入比例控制環(huán)節(jié)，設(shè)置一個(gè)較大比例度值，然后不斷減小比例度，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；③通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。實(shí)驗(yàn)中電機(jī)小巧簡(jiǎn)單、調(diào)試方便，利于反復(fù)修改參數(shù)試湊，因此采用經(jīng)驗(yàn)整定法比較合適。將整定結(jié)果帶入增量算式“uk=uk-1+KP5.2調(diào)試結(jié)果在實(shí)驗(yàn)中能通過(guò)矩陣鍵盤對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，每按一次加速鍵或減速鍵，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速增加或減小50轉(zhuǎn)/分，可以通過(guò)正反轉(zhuǎn)按鍵控制直流電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，可以通過(guò)啟停按鍵控制直流電機(jī)的啟動(dòng)和停止。并可以直接通過(guò)矩陣鍵盤相應(yīng)按鍵對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行直接設(shè)置，可以使直流電機(jī)在0—3500轉(zhuǎn)/分內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。5.2.1無(wú)PID控制器不同轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的PWM波形無(wú)PID控制器時(shí)對(duì)于不同的設(shè)置轉(zhuǎn)速，單片機(jī)輸出不同占空比的PWM波形，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5.1所示。表5.1無(wú)PID控制器直流電機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速與PWM波占空比對(duì)應(yīng)表設(shè)置轉(zhuǎn)速r/min0500100015002000250030003500PWM波理論占空比0%14.3%28.6%42.9%57.1%71.4%85.8%100%PWM波實(shí)際占空比0%13.6%28.8%42.4%57.6%71.2%86.2%100%相對(duì)誤差4.9%0.7%1.2%0.9%0.3%0.5%0%在不同設(shè)置轉(zhuǎn)速時(shí)通過(guò)示波器測(cè)得單片機(jī)輸出的實(shí)際PWM波波形圖如圖5.1所示。圖5.1無(wú)PID控制器時(shí)不同設(shè)置轉(zhuǎn)速單片機(jī)輸出PWM波形圖實(shí)驗(yàn)中無(wú)PID控制器直流電機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速如表5.2所示。表5.2無(wú)PID控制器直流電機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)表設(shè)置轉(zhuǎn)速r/min0500100015002000250030003500實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min01125172521752410279031203315相對(duì)誤差125%72.5%45.0%20.5%11.6%4．0%5.3%直流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速在0—2000r/min范圍內(nèi)相差較大，在2000—3500r/min范圍內(nèi)相差相對(duì)較小，主要原因?yàn)椋?1)直流電機(jī)在各個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間對(duì)電壓變化的敏感度不同，導(dǎo)致相同電壓變化的情況下直流電機(jī)轉(zhuǎn)速變化差別較大。(2)本設(shè)計(jì)通過(guò)改變PWM波的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)改變直流電機(jī)電樞間電壓，但PWM波的占空比與輸出電壓并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系。本設(shè)計(jì)的硬件實(shí)物圖見(jiàn)附錄Ⅱ。5.2.2有PID控制器不同轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的PWM波形在程序中加入PID控制器后，通過(guò)矩陣鍵盤設(shè)置不同的轉(zhuǎn)速，待直流電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，單片機(jī)輸出不同占空比的PWM波形，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5.3所示。表5.3有PID控制器直流電機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速與PWM波占空比對(duì)應(yīng)表設(shè)置轉(zhuǎn)速r/min0500100015002000250030003500PWM波理論占空比0%14.3%28.6%42.9%57.1%71.4%85.8%100%PWM波實(shí)際占空比0%0%25.8%36.4%48.5%59.1%84.5%100%相對(duì)誤差∞9.8%15.2%15.1%17.2%1.5%0%加入PID控制器后，在不同設(shè)置轉(zhuǎn)速時(shí)通過(guò)示波器測(cè)得單片機(jī)輸出的實(shí)際PWM波波形圖如圖5.2所示。圖5.2有PID控制器時(shí)不同設(shè)置轉(zhuǎn)速單片機(jī)輸出PWM波形圖實(shí)驗(yàn)中加入PID控制器后直流電機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速如表5.4所示。表5.4有PID控制器直流電機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)表設(shè)置轉(zhuǎn)速r/min0500100015002000250030003500實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min00168019802220250530003360相對(duì)誤差∞68.0%32.0%11.0%0.2%0%4.0%由相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，加入PID控制器后，對(duì)直流電機(jī)的控制精度有一定提高，但由于在參數(shù)調(diào)整上沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論值有一定差距。結(jié)論P(yáng)WM直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)與電動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)以及飽和電抗器控制系統(tǒng)相比具有投資少、占地小、無(wú)噪音、運(yùn)行費(fèi)用低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。其原理是通過(guò)改變脈沖占空比來(lái)調(diào)節(jié)直流電機(jī)電樞電壓實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。本文設(shè)計(jì)的由單片機(jī)控制的直流調(diào)速控制系統(tǒng)由直流電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、PID調(diào)節(jié)器、霍爾測(cè)速模塊組成，這里單片機(jī)取代了常規(guī)的電子控制裝置(觸發(fā)器、調(diào)節(jié)器)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字觸發(fā)、數(shù)字測(cè)速、數(shù)字調(diào)節(jié)，即所謂全數(shù)字控制。本系統(tǒng)控制的直流電機(jī)調(diào)壓范圍為0-5V，調(diào)速范圍為0-3500轉(zhuǎn)/分，通過(guò)矩陣鍵盤的控制可以對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行加速、減速、正反轉(zhuǎn)、啟停等操作，并可以通過(guò)矩陣鍵盤直接對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)定，基本達(dá)到了任務(wù)設(shè)計(jì)要求。本次畢設(shè)，從中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)、重慶維普數(shù)據(jù)庫(kù)下載查閱了大量碩士研究生論文、核心期刊論文，內(nèi)容涉及PWM控制的直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)、基于單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)、新型PI控制直流電機(jī)等，通過(guò)這些論文，了解了直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)發(fā)展歷史和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀?，F(xiàn)將存在的不足羅列如下：1.缺乏對(duì)于直流電機(jī)模型的研究，通過(guò)對(duì)于模型的研究可以獲得直流電機(jī)控制系統(tǒng)的重要參數(shù)，通過(guò)基于模型參數(shù)的智能算法可以獲得理論上的控制量，提高系統(tǒng)性能指標(biāo)。2.在硬件調(diào)試過(guò)程中，特別是在PID參數(shù)整定過(guò)程中，由于沒(méi)有使用相應(yīng)的軟件對(duì)PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行仿真，使得在調(diào)試工程中只能根據(jù)直流電機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行參數(shù)整定，使得調(diào)試過(guò)程顯得相對(duì)復(fù)雜。由于時(shí)間倉(cāng)促，最后的調(diào)試結(jié)果也不太理想。致謝本論文是在指導(dǎo)教師老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在硬件設(shè)計(jì)及畢業(yè)論文的撰寫過(guò)程中，胡老師都給了我很大的幫助。她兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和寬以待人的優(yōu)秀品質(zhì)給我留下非常深刻的印象。從論文的選題、設(shè)計(jì)方案的制定、硬件的實(shí)現(xiàn)、直至論文的撰寫，均得到了胡老師的親切關(guān)懷與悉心指導(dǎo)，幫我們購(gòu)買相應(yīng)的元器件，幫我們查詢?cè)O(shè)計(jì)需要的資料，每周檢查我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度等，花費(fèi)了她大量的時(shí)間與精力。胡老師敏銳的洞察力、淵博的學(xué)識(shí)、高度的責(zé)任感令我深受裨益。在此向江老師表示深深的感謝！另外，我還要感謝在這四年大學(xué)中在課堂上教過(guò)我的老師以及在生活中幫助我的老師，在他們諄諄教導(dǎo)下，我不僅掌握了基本的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能更學(xué)會(huì)了如何與周圍的人和事和睦相處，為以后的工作和學(xué)習(xí)作了良好的鋪墊。在論文的完成期間還得到了很多同學(xué)的大量幫助，在本設(shè)計(jì)中也幫我解決了很多問(wèn)題，在此向他們表示衷心的感謝！他們?cè)谖宜哪甑膶W(xué)習(xí)生活中給了我許多寶貴的意見(jiàn)使我不斷進(jìn)步。最后我還要向我的父母及家人表示最深摯的謝意，本人能夠完成大學(xué)學(xué)業(yè)離不開(kāi)他們多年來(lái)的支持和幫助。在此，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友們表示由衷的謝意！參考文獻(xiàn)王志新,羅文廣.電機(jī)控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.01：19-36.王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制（第3版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.3：137-149.孫立志.PWM與數(shù)字化電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.羅金成.智能全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究與設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2006.徐升.全數(shù)字直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)及其模糊控制算法[D].武漢：華中科技大學(xué)，2006.楊琳琳.數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2007.焦玉朋.基于51單片機(jī)的PWM直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2013孫劍波,龔世纓,董亞暉.永磁無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真研究[J].微電機(jī)（伺服技術(shù)），2001.賈玉瑛,王臣.基于單片機(jī)控制的PWM直流調(diào)速系統(tǒng)[J].包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，12：12-15.劉錦波,張承慧.電機(jī)與拖動(dòng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006：14—15.李清泉.自適應(yīng)控制系統(tǒng)理論、設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1990：11-15.林平，韋鯤，張仲超．新型無(wú)刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制控制方法[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，26(3)：153-158．湯蘊(yùn)璆.電機(jī)學(xué)(第2版）[M].北京：西安交通大學(xué)出版社，1993.楊渝欽.控制電機(jī)(第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.吳浩烈.電機(jī)及電力拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2005.邱阿瑞.電機(jī)與電力拖動(dòng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.李仁定.電機(jī)的微機(jī)控制，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.10Khoei,Hadidi.MicroprocessorBasedClosed-LoopSpeedControlSystemforDCMotorUsingpowerMosfet[J].UminUniversityICECS,1996,1247-1250.Y.S.E.Ali,S.$.M.Nonr,S.M.13ashiandM.IC.I-Iassan.MicrocontrollerPerformanceforDCMotorSpeedControlSystem[C].NationalPowerandEnergyConference(PECon),2003,16-20.Barr,Michael.PulseWidthModulation[J].EmbeddedSystemsProgramming,2001.9.附錄Ⅰ電路原理圖附錄Ⅱ硬件實(shí)物圖基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制