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 v(t)  K p (e(t) T i  t 0 e(t)dt T d de(t) ) dt (1） 式中，e(t)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 G(s)  K p (1T d s) • T sTs ii （2） 若4 T 1则式（2）还可以写成G(s)  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 