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基于单片机的和PID算法的直流电机调速设计(原创) 基于单片机的和PID算法的直流电机调速设计(原创)

格式:word 上传:2022-06-24 17:31:03

《基于单片机的和PID算法的直流电机调速设计(原创)》修改意见稿

1、“.....最适合用控制技术。实际中也有和控制。控制 器就是根据偏差的比例积分微分进行控制的。比例控制是种最简单的控制方式。其控制器 的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差 。在积分控制中,控制器的输出与输入偏差信号的积分成正比关系。对个自动控制系统, 如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统 。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入积分项。积分项对误差取决 于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的 增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进步减小,直到等于零。因此,比例积分 控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。在微分控制中,控制器的输出与输入误差信 号的微分即误差的变化率成正比关系。能反映偏差信号的变化趋势变化速率,并能在偏 差信号的值变得太大之前,在系统中引入个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度......”

2、“.....因此在运动控制系统中控制技术应用更为广泛,是机器人等高技术领域的技 术基础,它可以对运动部件的位置速度等进行实时控制管理,使其符合相应的控制要求。被广 泛应用于汽车制造医疗铁道运输航天航空钢铁生产等领域,并受到各行各业地重视。其 中电机速度的控制在运动控制理论中占有至关重要的作用,本设计主要应用数字算法,利用 调制技术实现电机转速的控制。随着社会的发展用户对其性能提出了越来越高的要求,借 助于数字和网络技术的智能控制已经深入到运动控制系统的各个方面,各种新技术的应用也大大精品文档世界上,成功的有两种人,种人是傻子,种人是疯子。傻子是会吃亏的人,疯子是会行动的人, 提高了运动控制系统的性能,高频化交流化和网络化成为今后的发展方向。 本次设计主要研究的是控制技术在运动控制领域中的应用,纵所周知运动控制系统最主 要的控制对象是电机,在不同的生产过程中,电机的运行状态要满足生产要求,其中电机速度的 控制在占有至关重要的作用......”

3、“.....其 设计思路为以单片机为控制核心,产生占空比受算法控制的脉冲实现对 直流电机转速的控制。同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中,构成转 速闭环控制系统,达到转速无静差调节的目的。在系统中采显示器作为显示部件, 通过键盘设置四个参数和正反转控制,启动后通过显示部件了解电机当前的转 速和运行时间。因此该系统在硬件方面包括电源模块电机驱动模块控制模块速度检测模 块人机交互模块。软件部分采用语言进行程序设计,其优点为可移植性强算法容易实现 修改及调试方便易读等。 本次设计系统的主要特点 优化的软件算法,智能化的自动控制,误差补偿 使用光电传感器将电机转速转换为脉冲频率,比较精确的反映出电机的转速,从而与设 定值进行比较产生偏差,实现比例积分微分的控制,达到转速无静差调节的目的 使用光电耦合器将主电路和控制电路利用光隔开,使系统更加安全可靠 显示模块提供个人机对话界面,并实时显示电机运行速度和运行时间 利用软件进行系统整体仿真......”

4、“.....避免不必要 的损失 采用数字算法,利用软件实现控制,具有更改灵活,节约硬件等优点 系统性能指标超调量 调节时间 转速误差。 精品文档世界上,成功的有两种人,种人是傻子,种人是疯子。傻子是会吃亏的人,疯子是会行动的人, 比例 微分 积分执行机构对象 算法及控制技术简介 算法 控制算法是微机化控制系统的个重要组成部分,整个系统的控制功能主要由控制算法来实 现。目前提出的控制算法有很多。根据对于需要显示 大量参数的系统来说不宜采用。 方案三采用液晶显示器,该显示器功率低,驱动方法和硬件连接电路较上面 两种方案复杂,显示屏幕大可对汉字和字符进行显示。 根据本次设计的设计要求,显示模块选用方案三。 键盘模块设计方案 在电机转速控制系统中,系统需要按键进行参数的输入工作方式的设定以及电机起停的控 制......”

5、“.....考虑有二种方案 方案采用式键盘,这种键盘硬件连接和软件实现简单,并且各按键相互,每 个按键均有端接地,另端接到输入线上。按键的工作状态不会影响其它按键上的输入状态。 但是由于式键盘每个按键需要占用根输入口线,所以在按键数量较多时,口浪费大, 故此键盘只适用于按键较少或操作速度较高的场合。 方案二采用行列式键盘,这种键盘的特点是行线列线分别接输入线输出线。按键设 置在行列线的交叉点上,利用这种矩阵结构只需根行线和根列线就可组成个按键的 键盘,因此矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合。但此种键盘的软件结构较为复杂。 根据上面两种方案的论述,由于本次设计的系统硬件连接比较复杂,对软件的运行速度要 求不高,所以采用方案二矩阵式键盘进行设计。 电源模块设计方案 电源是任何系统能否运行的能量来源,无论那种电力系统电源模块都是不可或缺的,对于该 模块考虑下两种方案......”

6、“.....此 种方案原理和硬件电路连接都比较简单,但对能量的损耗大,在实际应用系统同般不宜采用。 方案二通过固定芯片对整流后的电压进行降压稳压处理如等,此种方 案可靠性安全性高,对能源的利用率高,并且电路简单容易实现。 根据系统的具体要求,采用方案二作为系统的供电模块。 经过上述的分析与论证,系统各模块采用的方案如下精品文档世界上,成功的有两种人,种人是傻子,种人是疯子。傻子是会吃亏的人,疯子是会行动的人, 控制模块采用单片机 电机驱动模块采用直流电机驱动芯片实现 速度采集模块采用光电传感器 显示模块采用液晶显示模块 键盘模块采用标准的矩阵式键盘 电源模块采用芯片实现。 单元电路设计 硬件资源分配 本系统电路连接及硬件资源分配见图所示。采用单片机作为核心器件,转速检 测模块作为电机转速测量装置,通过的口将电脉冲信号送入单片机处理,作 为直流电机的驱动模块,利用显示器和键盘作为人机接口......”

7、“.....成功的有两种人,种人是傻子,种人是疯子。傻子是会吃亏的人,疯子是会行动的人, 电源电路设计 电源是整个系统的能量来源,它直接关系到系统能否运行。在本系统中直流电机需要电 源,而单片机显示模块等其它电路需要的电源,因此电路中选用和两种稳压芯 片,其最大输出电流为,能够满足系统的要求,其电路如图所示......”

8、“.....在本系统中单片机的口不能直接驱动电机,只 有引入电机驱动模块才能保证电机按照控制要求运行,在这里选用电机驱动芯片驱动电 机,该芯片是由四个大功率晶体管组成的桥电路构成,四个晶体管分为两组,交替导通和截止, 用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态,通过调整输入脉冲的占空比,调整电动机转速。其 中输出脚和用来连接电流检测电阻,接逻辑控制的电源。为电机 驱动电源。输入引脚为标准逻辑电平信号,用来控制桥的开与关即实现电机的 正反转,引脚则为使能控制端,用来输入信号实现电机调速。其电路如图 所示,利用两个光电耦合器将单片机的与驱动电路进行隔离,保证电路安全可靠。这样单片 机产生的脉冲控制的选通端,使电机在脉冲的控制下正常运行,其中四个 二极管对芯片起保护作用。 精品文档世界上,成功的有两种人,种人是傻子,种人是疯子。傻子是会吃亏的人,疯子是会行动的人......”

9、“.....通过偏差进行运 算,因此速度采集电路是整个系统不可缺少的部分。本次设计中应用了比较常见的光电测速方法 来实现,其具体做法是将电机轴上固定圆盘,且其边缘上有个等分凹槽如图所示, 在圆盘的侧固定个发光二极管,其位置对准凹槽处,在另侧和发光二极光平行的位置上固 定光敏三极管,如果电动机转到凹槽处时,发光二极管通过缝隙将光照射到光敏三极管上,三 极管导通,反之三极管截止,电路如图所示,从图中可以得出电机每转圈在的输 出端就会产生个低电平。这样就可根据低电平的数量来计算电机此时转速了。例如当电机以 定的转速运行时,将输出如图所示的脉冲,若知道段时间内传感器输出的低脉冲数 为,则电机转速。 图电机速度采集方案 图传感器输出脉冲波形 圆盘光敏三极管发光二极管 精品文档世界上,成功的有两种人......”

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