完整版直流电机转速测量与控制系统的设计概要

完整 word 版直流电机转速测量与控制系统的设计概要 目录目录 1。 智能仪器综合设计课程设计任务书 2 1。1 课程设计任务 2 1。2 课程设计目的 2 1.3 课程设计要求. 3 1。4 课程设计内容 3 1.5 课程设计报告要求 3 1。6 课程设计进度安排. 4 1。7 课程设计考核办法. 4 2。设计方案 5 2.1 总体方案. 5 2.2PID 算法 5 2.2.1PID 控制的基本组成. 5 2.2。2PID 控制中的主要技术指标分析. 7 2。3PWM 脉冲控制. 9 3。硬件模块 10 3。1 主体模块10 3。2 显示与键盘模块 .11 3。3 转动源模块12 3。4 复位电路13 4.软件模块14 4。1 主程序流程图15 4.2 初始化模块.15 1 完整 word 版直流电机转速测量与控制系统的设计概要 4.3 中断模块.18 5。收获与体会 20 参考文献.21 附录 .23 1.1.智能仪器综合设计课程设计任务书智能仪器综合设计课程设计任务书 题目直流电机转速测量与控制系统的设计 1 1。。1 1 课程设计任务课程设计任务 日常生活和生产中，需要对各种电机的转速进行测量。该综合设计要求完成基于 AT89C52 单片机的直流电机转速测量与控制系统的设计.采用光电式传感器进行信号的转换， 再经过整形、 放大等电路处理，将信号送入单片机进行数据处理,能够对设定的电机转速进行自动 PID 调节， 自动调节的效果可通过 LabVIEW 软件编写的上位机进行观察和调整. . 1 1。。2 2 课程设计目的课程设计目的 通过本次课程设计使学生掌握1）微机接口技术与 I/O 通道电路的设计及实现方法；2控 制程序的设计及实现方法;3）微机控制系统的实际调试技巧。从而提高学生对微机实时控制系统 2 完整 word 版直流电机转速测量与控制系统的设计概要 的设计和调试能力。 1 1。。3 3 课程设计要求课程设计要求 1、该装置要求在智能仪器综合实验平台上完成软件编程与实现。 2、用数码管来分别显示工作状态、设定速度和实际速度。 3、用 3 只按钮来分别作为开机/关机键、速度设定上升键和下降键. 4、速度设定范围 500～3000 转／分，在某个速度设置点，要求使用 PID 控制。 1 1。。4 4 课程设计内容课程设计内容 1、硬件电路原理图; 2、软件流程图及程序； 3、实物调试及结果。 1 1。。5 5 课程设计报告要求课程设计报告要求 报告中提供如下内容 1、目录 2、正文 1）课程设计任务书； （2总体设计方案； （3）硬件原理图（protel 软件） ； （4）程序流程图及清单 （子程序不提供清单，但应列表反映每一个子程序的名称及其功 能） ； （5）实物调试及结果。 3、收获、体会 3 完整 word 版直流电机转速测量与控制系统的设计概要 4、参考文献 1 1。。6 6 课程设计进度安排课程设计进度安排 周次工作日 1 第 一 周 2 3 4 5 1 第 二 周 2 3 4 5 1 第 三 周 2 3 4 5 工作内容 布置课程设计任务,查找相关资料 熟悉单片机、模数转换器 完成总体设计方案 画出硬件原理图及程序流程图 搭建硬件电路 调试硬件电路 完成软件的构思并画出流程图 编写程序并调试 编写程序并调试 编写程序并调试 编写程序并调试 编写程序并调试及准备课程设计报告 编写程序并调试及准备课程设计报告 完成课程设计报告并按规定时间提交 答辩 1.71.7 课程设计考核办法课程设计考核办法 本课程设计满分为 100 分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面 进行评分，其所占比例分别为 20％、40％、40。 4 完整 word 版直流电机转速测量与控制系统的设计概要 2.2.设计方案设计方案 2 2。。1 1 总体方案总体方案 本次课程任务使用改变 PWM 脉冲控制直流电机转速。按动按键对 MCU 设定值，将产生的 PWM 波输送给电机驱动部分,转动源模块开始工作，光电转速传感器测得代表直流电动机速度 的脉冲信号并将其反馈给 MCU，MCU 在比较转速设定值和实际值的基础上，以 PID 控制算法 来调节 PWM 波，从而对电动机速度进行控制，LED 用于显示转速的设定值和实际值。 按键 MCU LED 电机驱动 图 2。1 方案流程图 比较放大 光电转速传感器 转动源 2 2。。2PID2PID 算法算法 PID 控制的基本原理 2 2。。2 2。。1PID1PID 控制的基本组成控制的基本组成 PID 控制由反馈系统偏差的比例（P） 、积分（I）和微分（D）的线性组合而成，这 3 种基 5 完整 word 版直流电机转速测量与控制系统的设计概要 本控制规律各具特点。 P 比例控制比例控制器在控制输入信号 e（t）变化时,只改变信号的幅值而不改变信号的 相位，采用比例控制可以提高系统的开环增益。该控制为主要控制部分。 D 微分控制微分控制器对输入信号取微分或差分，微分反映的是系统的变化率，因此微 分控制是一种超前预测性调节，可以预测系统的变化，增大系统的阻尼，提高相角裕度起到改 善系统性能的作用。但是，微分对干扰也有很大的放大作用，过大的微分会使系统震荡加剧。 I 积分控制积分是一种累加作用,它记录了系统变化的历史,因此，积分控制反映的是控制中 历史对当前系统的作用。积分控制往系统中加入了零极点，可以提高系统的型别（控制系统型 别即为开环传递函数的零极点的重数，它表争了系统跟随输入信号的能力） ,消除静差，提高系 统的无差度，但会使系统的震荡加剧，超调增大，动态性能降低，故一般不单独使用 ,而是与 PD 控制相结合。 PID 的复合控制综合以上几种控制规律的优点，使系统同时获得很好的动态和稳态性能。 PID 控制规律的基本输入/输出关系可用微分方程表示 1 vt  K p et T i  t 0 etdt T d det dt 1） 式中，et为控制器的输入偏差信号； K P为比例控制增益； T I 为积分时间常数；T D 为微分时间 常数. 相应的传递函数为 K p T iTd sT i s 11 Gs  K p 1T d s  T sTs ii （2） 若4 T 1则式（2）还可以写成Gs  i K P T 1s1 T 2s1（3） T i s  式中 T 1 1 2T i 1 14T d T  ，T 2 1 2T i 1 14T d T  .  i  i 由式3）可见，PID 控制器向原系统增加了一个零极点，从而使系统从0 型提高到 1 型，还提供两个负实零 6 完整 word 版直流电机转速测量与控制系统的设计概要 点，同时提高系统稳态性能和动态性能。PID 控制器可由模拟执行元件或具有运算功能的数字器件实现。 数 字PID的 实 现 需 要 式 （ 1 进 行 离 散 化 , 取 采 样 周 期 为T ， 改 写 式 （ 3 ， 得 ne n 