位置随动系统软件控制的研究.pdf

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1、2010正仪表技术与传感器2OlO第4期InstrumentTechniqueandSensorNo．4位置随动系统软件控制的研究何献忠(湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲412011)摘要：系统采用8051单片机作为控制中心，介绍一种实现高性能软件PWM的方法，其死区时间达到了1个指令周期，即达到了硬件(指具有PWM功能的单片机)所能实现的最小死区。而对控制算法方面采用双模控制器来替代经典的PID控制，以实现对目标位置的快速和准确的定位。基于这种方式搭建的伺服系统，能有更大的自由度、经济成本低，可

2、使系统的整体性能达到最佳。具有一定的使用价值。关键词：随动系统；单片机；PWM；双模控制器；PID中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)04—0045—03ResearchonPositionServosystemSoftwareControlHEXian—zhong(InstituteofElectricalandInformationEngineeringCollege，HunanUniversityofTechnology，Zhuzhou412011，China

3、)Abstract：ThesystemuseMCS一51ascontrolcenter．AwaytorealizehighperformancesoftwarePWM，whosedeadtimeisattainedainstructioncycle，inotherwords，itisattainedtheminimizedeadtimeofhardware．InsteadofclassicalPIDcontrol，doublemodelcontrollerisusedoncontrolalgorithmt

4、olocationquicklyandaccuratelyofobjuctposition．Servosystembythiswayhasmoredegreeoffreedom，lowercost，andbestperformanceofthewholesystem．IthashJghvalue．Keywords：servosystem；SCM；PWM；doublemodelcontroller；PID0引言鲁棒性不好』。在电气传动领域，随着自关断器件技术水平的不断提高，文中以8051单片机作为测控中心，

5、以软件控制的方式，介PWM伺服控制系统由小到大、逐步形成产品系列，控制功率也绍一种实现高性能软件PWM的方法，其死区时间达到了1个越来越大，PWM技术也日趋成熟，但这大都主要是以硬件的方指令周期，即达到了硬件(指具有PWM功能的单片机)所能实式实现PWM功能，在测控时自由度受到限制。而大多伺服控现的最小死区。而对控制算法方面采用双模控制器来替代经制系统都采用的是单片机为控制中心，但标准8051单片机及其典的HD控制，以实现对目标位置的快速和准确的定位。兼容的单片机中没有PWM功能。这给8051单片机应用系

6、统1系统主要程序设计的设计带来限制。解决问题的出路有2条：一是选用具有PWM1．1主程序功能的单片机；二是采用软件模拟的办法实现PWM输出。对主程序的主要任务是：初始化管理；实现对系统的处理；键于前者，虽然目前有很多新型的单片机出现，不少的单片机具盘和显示管理；中断、通信管理。其控制流程图如图1所示。有PWM功能，但毕竟不是所有的单片机都具有PWM功能，即图中包括启动前检测和运行控制2部分。启动前检测是对主使是新近出现的高性能SoC器件，如ADuC812、MSC1210等也电路电流、电压正常与否的检测，只

7、有在无电流冲击、无故障时没有PWM功能。因而受实际应用系统的各种条件限制，如开的情况下，才给出允许启动指示，并查询外输入状态。发环境、成本、对其它功能的要求等等，都有不少的困难。对于1．2高性能PWM软件设计3后者，具有成本低、限制少、实现便捷容易等优点。但要实现高高性能8位软件PWM的程序框图如图2所示。实现高性性能的软件PWM，也并非易事。软件PWM的最大难题是死区能8位软件PWM的难点在于极高占空比或极低占空比的信号的大小，即PWM输出的最小分辨时间；其次是要程序效率输出。一般说来，直接采用定时器控

8、制PWM输出的死区时间高，如果运行软件PWM占用了太多的机时，那么这种软件(即分辨时间)占5个指令周期。而采用指令延时的方式可以PWM也就失去使用价值。达到1个指令周期，但程序复杂，更重要的是占用机时多。因在PWM伺服控制系统中，基于常规PID控制器的这类系此，要实现高性能的软件PWM，必须采用两者结合的方法，即统虽然具有稳态精度高、稳定性好、控制器参数的设计方法较根据占空比的不同，采用相应合适的方式。为了优化性能，本成熟等优