毕业设计（论文）-小功率直流电机的测速和控制

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1、陕西理工学院毕业设计小功率直流电机的测速和控制[摘要]本设计采用两片MCU（AT89S52），完成了小型直流电机转速的采集、计算、显示、键盘设定，并将非均匀采样情况下的增量式积分分离PID控制算法应用于直流电机的PWM调速，实现了对电机转速的测量和控制，解决了通常低采样周期时系统的超调以及PID算法的积分饱和问题。[关键词]转速PID控制mcuAT89S52PWMMeasuringAndControllingTheRotationalSpeedOfSmallPowerDCElectromotorZHANGWu-j

2、iang(Grade02,Class2,MajorElectronicandInformationEngineering，ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzhong723000，Shaanxi)Tutor,Luchao[Abstract]ThisdesignusetwosetofMCU(AT89S52),hascompletedsmallDCelectromotorrotationalspeedsampling,calculating,displaying,thekeyboard

3、setting,AndhasappliedthePIDcontroltheoreticstothemodulationofPWMrotationalspeedofDCelectromotor,measuringandthecontrollingtherotationalspeedoftheelectromotor,hassolvedoutmodulationandPIDalgorithmintegralsaturatedproblem.[Keywords]RotationalSpeed;PIDcontrol;mc

4、u(AT89S52);PWM第49页共49页陕西理工学院毕业设计目录引言41设计方案论证41.1系统结构方案论证41.2转速测量方案论证41.3电机驱动方案论证51.4键盘显示方案论证51.5PWM软件实现方案论证52系统原理框图设计63各模块的分析、计算与硬件电路设计63.1速度测量电路的设计63.1.1转速/频率转换电路的设计63.1.2脉冲滤波整形电路的设计63.2电机驱动电路的设计[3]73.3LCD显示电路与单片机的接口设计85系统各部分子功能程序设计105.1电机转速测量程序设计105.2键盘程序设计

5、115.3LCD显示子程序的设计[4]116数字PID及其算法的改进136.1PID控制基本原理136.2三个基本参数Kp，Ti，Td在实际控制中的作用研究14第49页共49页陕西理工学院毕业设计6.3数字PID控制算法[1]146.4PID算法的改进，“饱和”作用的抑制[2]156.5PID控制算法的单片机程序实现177PWM信号的单片机程序实现178系统的调试过程与测试178.1转速度测量部分调试178.2PID各项系数赋初值178.3实验调试和确定PID算法各项系数188.3.1赋初值调试分析。188.3.

6、2修改PID各项系数值调试分析188.3.3PID各项系数值的确定189结束语19[注释1]19致谢：19参考文献19附录1：硬件总图20附录2：程序清单：21第49页共49页陕西理工学院毕业设计引言目前见到的许多关于直流电机的测速与控制类文献中，虽然能实现直流电机的无级调速，但还存在一些问题，如无法与计算机直接接口，许多较为复杂的控制算法无法在不增加硬件成本的情况下实现，控制器的人机界面不理想。总的来讲，控制器的智能化程度不高，可移植性差。虽然采用PWM芯片来实现电机无级调速的方案成本较低，但当控制器针对不同的

7、应用场合增加多种附加功能时，其灵活性不够，而且反而增加硬件的成本[5]。还有一些使用PLC控制器或高档处理器芯片（如DSP器件）的文献，它们虽然具有较高的控制性能，但由于这些高档处理器价格过高，需要更多的外围器件，因此也不具备在通常情况下大规模使用的条件。从发展趋势上看，总体的研究方向是提出质量更高的算法和调速方案，以及在考虑成本要求的前提下选择适合这种算法的核心控制器。1设计方案论证根据设计任务，要求调速采用PID控制器，因此需要设计一个闭环直流电机控制系统。该系统采用脉宽调速，使电机速度等于设定值，并且实时显

8、示电极的转速值。通过对设计功能分解，设计方案论证可以分为：系统结构方案论证，速度测量方案论证，电机驱动方案论证，键盘显示方案论证，PWM软件实现方案论证。1.1系统结构方案论证方案一：采用一片单片机（AT89S52）完成系统所有测量、控制运算，并输出PWM控制信号。方案二：采用两片单片机（AT89S52）,其中一片做成PID控制器，专门进行PID运算和PWM控制信号输出；