直流电动机闭环控制系统论文

1、 本文由0随风骑士0贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 山西机电职业技术学院 电气自动化专业 毕业综合实践报告 班 学 姓 级： 号： 名： 电气 0827 班 28140218 张慧 梁庭魁 指导教师： 电子电气工程系 二一一年 三 月 二十 日 前言 本设计是根据我院新建“电机驱动与控制实验室”的设备，利用单片机对直流电动机和 交流电动机的控制及各种特性。我重点研究的是直流电动机的闭环控制系统。通过本次设 计，使同学顺利完成学校制定的实践教学任务。 单片机把通过测量元件、变送单元和 AD 转换接口送来的数字信号直接反馈到输入 端与设定

2、值进行比较。然后，对其偏差按某种控制算法进行计算，所得数字量输出信号经 DA 转换接口直接驱动执行装置，对控制对象进行调节，使其保持在设定值上。 在电气时代的今天，电动机一直在现代化生产和生活中起着十分的重要的作用。无论 是在农业生产、交通运输、国防、医疗卫生、上午与办公设备，还是在日常的生活中的家 用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制 两种，简单控制是只对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。这类控制可通过 继电器、可编程控制器和开关元件来实现。复杂控制是只对电动机的转角、转矩，电压、 电流等物理量进行控制，而且有时往往需要非常精确的控制。以前

3、对电动机的简单控制的 应用很多，但是，随着现代步伐的迈进，人们对自动化的要求越来越高，使电动机的复杂 控制逐渐成为主流。 1 目 前言 录 第一章 山西成功汽车零部件有限公司概况1 第一节 公司总体介绍1 第二节 公司生产车间管理制度2 第二章控制系统基础9 第一节数字控制机床9 第二节程序清单16 第三节图纸资料35 第三章 自我总结39 附录 1：先进事迹 41 附录 2：我的师傅44 参考文献 2 第一章成功集团概况 第一章成功集团概况 1.1 公司总体介绍 公司总占地面积 800 亩,总建筑面积 16 万平方米，一期 11 万平方米，二期 5 万平方米， 生产线拥有冲压、焊装、涂装、总

4、装四大工艺车间及辅助检测线、路试等。主要产品有： 0.8L-1.5L 排量 6400 型微面/单双排微卡、6401 型微型 SUV 等。 项目总投资为 21.2 亿元，一期投资 10.6 亿元，二期投资 10.6 亿元。总体规模年生产 30 万辆微车，分两期实施，一期 12 万辆，二期 18 万辆。届时可实现年产值 120 亿元，利 润 8.4 亿元，利税 4.5 亿元。最终将带动配套企业的产值达到 200 亿到 300 亿。公司拥 有员工总人数将达到 5300 人，其中技术管理人员 1600 人,成熟专业技术管理人才 100 人。 公司建成后将会给长治地区的经济发展作出巨大的贡献。 十二五期

5、间， 可引进 30 余家配套 企业进入工业园区，将会对当地房地产、餐饮等相关产业链，都会起到很大的带动作用。 项目建成后将填补长治地区没有汽车制造业的历史。 公司的生产技术水平处于全国领先水平。冲压车间,占地面积 10000 ,冲床采用日本小松 2000 吨 1 台、1500 吨 3 台，所有模具内外覆盖件及结构件自主投资，由台湾庆成设计。 车间一期工艺定员双班 150 人， 其中技术管理人员 10 人， 7%， 占 工人 140 人， 93%。 占 焊接车间主要负责各种车型白车身的生产制造工作。车间建筑面积 20736 ，最大容纳产 能 25 万辆/年。现有焊接生产线 1 条，设计产能 10

6、 万辆/年；固定台式高精度三坐标测量 机 1 台。车间一期工艺定员双班 388 人，其中技术管理人员 15 人，占 3.9%，工人 375 人，占 96.1%。 涂装车间，占地总面积约 30000 ，生产线由前处理电泳系统、烘炉系统、空调系统、面 涂系统、调输漆系统、输送系统及附属设备组成。车间一期工艺定员双班 320 人，其中技 术管理人员 15 人，占 5%，工人 305 人，占 95%。 总装车间占地总面积约 50000 ，分为生产区和物料区，物料区一次建成。其中生产区分 两期建设，一期年产 12 万辆微车生产能力，生产线由大板线底盘线皮带线三段构 成，共有 88 个工位，是国内生产微型

7、车较先进的生产线。全线生产节拍最快可达到 1 分 3 30 秒一辆车。车间一期工艺定员双班 610 人，其中技术管理人员 20 人，占 3.3%，工人 590 人，占 96.7%。 我公司 2011 年 11 月一期建设将全面完成，预计年底可形成批量生产，主导产品：微型面 包车，总产量 5000 台。预计实现销售收入 2.1 亿元，利润 750 万元，预计可实现所得税 187 万元（税率 25%），应交增值税金 752 万元（截止 9 月底进项税留抵 510 万元，到 2011 年抵预计形成留底税金 4000 万元，不形成增值税金），消费税 550 万元（销售额 4.3 万元/辆，排量 0.8

8、L-1.5L，税率 3%）。 1.2 公司生产车间管理制度 第一章 总 则 第一条 为确保生产秩序,保证各项生产正常运作， 持续营造良好的工作环境， 促进本公司的 发展，结合本公司的实际情况特制订本制度。 第二条 本规定适用于本公司红冲车间、仪表车间、数控车间、抛光车间和组装车间全体员 工。 第二章 员工管理 第三条 工作时间内所有员工倡导普通话，在工作及管理活动中严禁有地方观念或省籍区 分。 第四条 全体员工须按要求佩戴厂牌（应正面向上佩戴于胸前） ，穿厂服。不得穿拖鞋进入 车间。 第五条 每天正常上班时间为 8 小时，晚上如加班依生产需要临时通知。若晚上需加班，在 下午 16：30 前填写

9、加班人员申请表，报经理批准并送人事部门作考勤依据。 第六条 按时上、下班（员工参加早会须提前 5 分钟到岗） ，不迟到，不早退，不旷工（如 遇赶货，上、下班时间按照车间安排执行） ，有事要请假，上、下班须排队依次打卡。严禁 代打卡及无上班、加班打卡。违者依考勤管理制度处理。 4 第七条 工作时间内，车间主任、质检员和其它管理人员因工作关系在车间走动，其他人员 不得离开工作岗位相互窜岗，若因事需离开工作岗位须向车间主任申请方能离岗。 第八条 上班后半小时内任何人不得因私事而提出离岗，如有私事要求离岗者，须事先向车 间主任申请，经批准方可离岗，离岗时间不得超过 15 分钟。 第九条 员工在车间内遇

10、上厂方客人或厂部高层领导参观巡察时，组长以上干部应起立适当 问候或有必要的陪同，作业员照常工作，不得东张西望。集体进入车间要相互礼让，特别 是遇上客人时，不能争道抢行。 第十条 禁止在车间吃饭、吸烟、聊天、嬉戏打闹，吵嘴打架，私自离岗，窜岗等行为（注： 脱岗:指打卡后脱离工作岗位或办私事； 窜岗:指上班时间窜至他人岗位做与工作无关的事） ， 吸烟要到公司指定的地方或大门外。违者依行政管理制度处理。 第十一条 作业时间谢绝探访及接听私人电话.禁止带小孩或厂外人士在生产车间玩耍或滥 动车床，由此而造成的事故自行承担。 第十二条 未经厂办允许或与公事无关，员工一律不得进入办公室。 第十三条 任何人不

11、得携带易燃易爆、易腐烂、毒品、浓气味等违禁物品，危险品或与生产 无关之物品进入车间；不得将产品（或废品）和私人用品放在操作台或流水线上，违者行 政管理制度处理。 第十四条 车间严格按照生产计划排产,根据车间设备状况和人员,精心组织生产。生产工作 分工不分家，各生产车间须完成车间日常生产任务，并保证质量。 第十五条 生产时如果遇到原辅材料、 包装材料等不符合规定,有权报告上级处理。 如继续生 产造成损失，后果将由车间各级负责人负责。 5 第十六条 员工领取物料必须通过车间主任开具领物单到仓库处开具出库单，不得私自拿取 物料。包装车间完工后要将所有多余物料（如：零配件、纸箱等）退回仓库，不得遗留在

12、 车间工作区内。生产过程中各车间负责人将车间区域内的物品、物料有条不紊的摆放，并 做好标识，不得混料。有流程卡的产品要跟随流程卡。否则，对责任人依据行政管理制 度处理。 第十七条 员工在生产过程中应严格按照设备操作规程、 质量标准、 工艺规程进行操作,不得 擅自更改产品生产工艺或装配方法。否则，造成工伤事故或产品质量问题，由操作人员自 行承担。 第十八条 在工作前仔细阅读作业指导书，员工如违反作业规定，不论是故意或失职使公司 受损失，应由当事人如数赔偿（管理人员因管理粗心也受连带处罚） 。 第十九条 生产流程经确认后，任何人均不可随意更改，如在作业过程中发现有错误，应立 即停止并通知有关部门负

13、责人共同研讨，经同意并签字后更改。 第二十条 在工作时间内，员工必须服从管理人员的工作安排，正确使用公司发放的仪器、 设备。不得擅用非自己岗位的机械设备、检测等工具。对闲置生产用具（如：夹头、模具、 电扇、螺丝刀、老虎钳等） ，应送到指定的区域或交回仓库保管员放置，否则以违规论处。 第二十一条 车间员工必须做到文明生产，积极完成上级交办的生产任务；因工作需要临时 抽调，服从车间主任以上主管安排,协助工作并服从用人部门的管理，对不服从安排将上报 人事管理部门按行政管理制度处理。 第二十二条 车间员工和外来人员进入特殊工作岗位应遵守特殊规定,确保生产安全。 第二十三条 在生产过程中好、坏物料必须分

14、清楚，必须做上明显标志，不能混料。车间主 任、检验员、设备维修人员、电工必须跟班作业,保证设备正常运行和产品质量。 6 第二十四条 员工有责任维护环境卫生，严禁随地吐痰，乱扔垃圾。在生产过程中要注意节 约用料，不得随意乱扔物料、工具，掉在地上的元件必须捡起.否则,按行政管理制度予 以处罚. 第二十五条 操作人员每日上岗前必须将机器设备及工作岗位清扫干净，保证工序内的工作 环境的卫生整洁，工作台面不得杂乱无章，不能堆放产品和废品.生产配件或样品须以明确 的标识区分放置。 第二十六条 下班时（或做完本工序后）应清理自己的工作台面,做好设备的保养工作。打扫 场地和设备卫生并将所有的门窗、电源关闭。否

15、则，若发生失窃等意外事故，将追究本人 和车间主管的责任。 第二十七条 加强现场管理，随时保证场地整洁、设备完好。生产后的边角废物及公共垃圾 须清理到指定位置，由清洁卫生人员共同运出车间；废纸箱要及时拆除，不得遗留到第二 天才清理。 第二十八条 不得私自携带公司内任何物品出厂（除特殊情况经领导批准外） ，若有此行为 且经查实者，将予以辞退并扣发一个月工资。 第二十九条 对恶意破坏公司财产或盗窃行为（不论公物或他人财产）者，不论价值多少一 律交公司总经办处理。视情节轻重，无薪开除并依照盗窃之物价款两倍赔偿或送公安机关 处理。 第三章 员工考核. 第三十条 考核的内容主要是个人德、勤、能、绩四个方面

16、。其中： 1. 德、主要是指敬业精神、事业心和责任感及道德行为规范。 7 2. 勤、主要是指工作态度，是主动型还是被动型等等。 3. 能、主要是指技术能力，完成任务的效率，完成任务的质量、出差错率的高低等。 4. 绩、主要是指工作成果，在规定时间内完成任务量的多少，能否开展创造性的工作等等。 以上考核由各车间主任考核,对不服从人员,将视情节做出相应处理; 第三十一条 考核的目的： 对公司员工的品德、才能、工作态度和业绩作出适当的评价，作为合理使用、奖惩及培训 的依据，促使增加工作责任心，各司其职，各负其责，破除“干好干坏一个样，能力高低 一个样”的弊端，激发上进心，调动工作积极性和创造性，提高

17、公司的整体效益。 第四章 附 则 第三十二条 本制度由办公室协同生产部制订、解释并检查、考核。生产部全面负责本管理 制度的执行 8 第二章控制系统基础 第二章控制系统基础 2.1 数字控制机床 数字控制机床常常重达上百吨， 但却常常要求切削工具的定位精度达到 0.002 毫米。 控 制系统必须使刀具在遇到负载的情况下的进给速度高达每秒 8 厘米，而负载在给定的轨道 上的变化非常之大。数控机床必须具有动态响应特性以便能够跟踪复杂的轮廓，具有最小 的轨迹误差。很清楚，这些要求意味着控制系统必须与它所驱动的机械特性相匹配。 控制系统是一个通过控制能源流以及其他往来资源实现控制操作的组合设备。实际上，

18、 控制系统是由相关的子系统组成，这些子系统可以完成在传统机加工过程中由胜任的人员 操纵的任务。 因此， 数控机床的控制系统能代替及其操作员， 更为重要的是甚至比做好的人操作还要 更好。数字控制与它所替代的操作人员之间的一下操作十项类似的： 1. 感测机床的当前状态； 2. 做出完成动作所需要的逻辑判断； 3. 向机床传达决定，驱动是党的机械装置； 4. 具有储存信息的能力：指令、数据和逻辑判断的决定。 总之，机床控制系统是电子电路、感测元件和引导刀具沿预先确定的到运动的机械机 构组成的组合体。 先进制造技术中的一个最基本的概念是数字控制（NC） 。在数字技术出现之前，所有的 机床都是由人工操纵

19、和控制的。在与人控制的机床有关的很多局限性中，操作者的技能大 概是最突出的问题。采用人工控制时，产品的质量直接与操作者的技能有关。数字控制代 表了从人工控制机床走出来的第一步。 数字控制意味着采用预先录制的、存储的符号指令，控制机床和其他制造系统。一个 数控技师的工作不是去操纵机床，而是编写能够发出机床操纵指令的程序。对于一台数控 机床，其上必须装有一个被称为阅读机的界面装置，用来接受和解译编程指令。 发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性，而且它确实完成了这项工作。数控机 床比人工操纵机床的精度更高，他们可以生产一致性更好的零件，它们更快，而且长期加 工成本更低。数控技术的发展导致了制造工

20、艺中其他几项新发明的产生： 1. 电火花加工技术； 9 2. 激光切割； 3. 电子束焊接。 数字控制还使得机床比它们采用人工操纵的前辈们的用途更为广泛。 一台数控机床可以 自动生产很多种类的零件，每个零件都可以有不同的和复杂的加工过程。数控可使生产厂 家承担哪些对于采用人工控制的机床和工艺来说，在经济上不划算的产品任务。 与许多先进技术一样，数控诞生于麻省理工学院的实验室中。数控这个概念是 20 世纪 50 年代在美国空军的资助下提出来的。在其最初的阶段，数控机床可以经济和有效地进行 直线切割。 然而， 曲线轨迹成为机床加工的一个问题， 在编程时应该采用一系列的水平与竖直的台 阶来生成曲线。

21、构成台阶的每个线段越短，曲线就越光滑。台阶中的每个线段都必须经过 计算。 在这个问题促使下，于 1959 年诞生了自动编程工具（APT）语言。这是一个专门适用于 数控的编程语言，使用类似于英语的语句来定义零件的几何形状，描述切削刀具的现状和 规定必要的运动。 APT 语言的研究和发展是在数控技术进一步发展过程中的一大进步。 最初 的数控系统与今天应用的数控系统是很大差别的。在那时的机床中，只有硬线逻辑电路。 指令程序写在穿孔纸带上（它后来被塑料磁带所取代） ，采用带阅读机将写在纸带或磁带上 的指令给机器翻译出来。所有这些共同构成了机床数字控制方面的巨大进步。然而，在数 控发展的这个阶段中还存在

22、着许多问题。 一个主要问题是穿孔纸带的易损坏性。 在机械加工过程中， 载有编程指令信息的纸带断 裂和被撕坏是常见的事情。在机床上加工一个零件的这段连续时间里，需要将载有程序指 令的纸带放入阅读机中重新运行的情况使这个问题显得更加严重。如果需要制造 100 个某 种零件，则应该将纸带分别通过阅读机 100 次。易损坏的纸带显然不能承受严酷的车间环 境和这种重复使用。 这就导致了一种专门的塑料磁带的研制。 在纸带上通过采用一系列的小孔来载有编程指 令，而在塑料带上通过采用以一系列的磁点来载有编程指令。塑料带的强度比纸带的强度 要高很多，这就可以解决常见的撕坏和断裂问题。然而，它仍然存在着两个问题。

23、 其中最重要的一个问题是， 对输入带中的指令进行修改是非常困难的， 甚至是根本不可 能的。即使对指令程序进行最微小的调整，也必须终端加工，制作一条新带。而且磁带通 过阅读机的次数还必须与要加工的零件的个数相同。幸运的事，计算机技术的实际应用很 10 快解决了数控技术中与穿孔纸带和塑料带有关的问题。 被称为直接数字控制（DNC）概念的发展消除了用纸袋作为程序指令的载体，从而解决 了数字控制中纸带或塑料带所带来的问题。在直接数字控制中，几台机床通过数据传输线 路连接到一台主机算计上。操纵这些机床所需要的程序都存储在这台主计算机中。当需要 时，通过数据传输线路提供给每台机床。直接数字控制是在穿孔纸带

24、和塑料带基础上的一 大进步。然而，它也有着与其他依赖于主计算机的技术一样的局限性。当主计算机出现故 障时，由其控制的所有机床都将停止工作。这个问题促使了计算机数字控制技术的产生。 微处理器的发展为可编程逻辑控制器和微型计算机的发展做好了准备。 这两种技术为计 算机数字控制（CNC）的发展打下了基础。采用（CNC）技术后，每台机床上都有一个可编 程逻辑控制器或者微机对其进行数字控制。这可以使得程序被输入和存储在每台机器内部。 它还可以在机床以外编制程序，并且将其下载到每台机床中。计算机数控解决了主计算机 发生故障所带来的问题，但是它产生了另一个被称为数据管理的问题。同一个程序可能要 分别装入十个

25、相互之间没有通信联系的微机中。这个问题正在解决之中，它是通过采用局 部区域网络将各个微机连接起来，以利于更好地进行数据管理。 第八课 数字信号处理器 在很多情况下需要对模拟信号进行多种处理， 例如滤波和谱分析。 设计一个模拟硬件电 路完成这些工作是完全可以的，但是因为不断提高的性能要求，适应性要求，以及缩短开 发和试验时间的要求使得这样做已经变得越来越不可行了。换句话说，就是难以设计一个 模拟硬件电路来完成现在高级的信号分析功能。 对一个模拟信号进行采样使其成为数字信号， 利用运算法对数字信号进行处理以及在将 处理之后的数字信号还原成模拟信号的做法称为数字信号处理。最近 15 年以来出现的处理

26、 器主要研究嵌入的信号处理操作，这样的处理器称做 DSP，它表示数字信号处理器。现在， 许多生产商开发了上百个 DSP 系列产品，每一种都针对特定的价格、性能和用户群而设计。 许多最大的生产商，像德州仪器公司和摩托罗拉公司既可以提供为某些领域如汽车控制或 调制解调器生产的专用 DSP，也可以提供通信的高性能 DSP，它们可以完成很宽领域的处理 任务。相应的开发器和软件都可以找到。许多公司生产 DSP 软件开发工具，它可以使编程 器利用简单的拖放实现复杂的处理运算。 根据其内在结构定点运算或者浮点运算，DSP 大体上可以分为两种。定点运算设备 通常为 16 位自唱，而浮点运算设备为 3240 位

27、自唱。当然，定点设备的价格一般较低。另 11 外一个结构上的差异是定点处理器往往是单寄存器结构，只有一个一般用途的寄存器，使 得编程相当困难和更加重要，使得 C 编译器变得不再满足要求。浮点运算的 DSP 则像普通 的多用途 CPU，具有寄存器。 市场上有很多成千上万的不同的 DSP，所以，寻找能够适合你的项目需要的 DSP 是一项 艰巨的任务。最好的方法或许是设置约束和期望，根据这些对最大的生产商的 DSP 产品进 行比较。 最大的四个 DSP 生产商是： 德州仪器公司， 摩托罗拉， AT&T， ADI(Analog Devices)。 数模转换 在对 MPEG 音频译码时，数字压缩

28、数据输入执行译码的 DSP 中，然后经过译码的采样必 须重新转换回模拟域，所形成的信号在输入一个放大器或者类似的音频设备。这个数字到 模拟的转换（DAC）由一个具有相同名字的电路完成。不同的 DAC 产生不同的性能和质量， 通过以下参数的测量确定：THD（总谐波失真） ，数位，线波器，速度，滤波器特性及其他。 德州仪器公司的 TMS320 家族的 DSP TMS320 系列由定点、浮点、多处理器数字信号处理器（DSPs）和定点 DSP 控制器组成。 TMS320 DSPs 具有专门为实时信号处理而设计的结构。 F/C240 是大量C2000 DSP 的平台， 最适用于控制使用。C24x 系列的

29、 DSP 控制器将实时处理能力与外界设备相结合形成了控 制系统应用的理想的解决方案。 下列特点使得 TMS320 系列成为广阔的处理应用的正确选择： 非常灵活的指令系统； 内在的操作适应性； 高速性能； 创新的平行结构； 成本低廉。 TMS320 系列的同一代 DSP 都具有相同的 CPU， 但是具有不同内部存储器和外围配置。 由 此而派生的、采用新的内部存储器和外围配置组合方式的 DSP 是为了满足世界电子市场的 广泛需求。 通过将存储器和外围设备集成在一个芯片上， 使得 TMS320 减少了系统成本和电 路板占用的空间。 C24x 的 16 位定点 DSP 核心可以模拟电路设计师提供数字解

30、决方案， 且不会损失系统 的精度和性能。事实上，在某些技术上，例如自适应控制，Kalman 滤波和状态控制中使用 先进的控制运算方法可以提高系统的性能。 C24Xdsp 具有很好的可靠性的和编程性。 另一 方面，模拟控制系统是硬件电路，由于元件老化，参数误差和漂移必然产生性能蜕化。 12 高速的中央处理单元将容许 数字设计师实时地进行运算， 而不是查表得来的近似结果。 这些 DSP 控制器的指令系统既具有信号处理指令又具有多用途控制功能，同时，随着支持 C24x 的广泛的技术发展，使得开发时间缩短，而且就像使用 816 位微控制器一样方便。该 指令系统还容许你反复利用软件开发投资， 你可以将它

31、移植到多用途的 TNS320 定点 DSP 中。 它的源码和目标码与 C2xx 代的其他品种兼容，源码与 C2x 代兼容，更高的源码则与德州仪 器公司的C5x 代 DSP 兼容。 C24x 的结构也能很好地适应处理控制信号。它使用 16 位字长和 32 位寄存器，用来存 储中间结果，并且有两个硬件转换器独立地度量 CPU 数值。这种组合使量化误差和截断误 差最小，同时增加了额外的处理能力。这些能力包括可以删除系统的机械共振的陷波滤波 器，可以消除系统的状态传感器的估计技术。 C24Xdsp 控制器利用德州仪器公司已有的外围设备产品来快速形成各种不同价格/性能 的产品并使其应用效果达到最佳。数字

32、信号和符合信号的外围设备包括： 定时器； 串行通信口（SCI，SPI） ； 模数转换器（ADC） ； 事件管理器； 系统保护，例如低电压保护和看门狗定时器。 DSP 的外设库在不断增大和变化以适应明天的控制市场的需要。 TMS320F/C240 是第一个 引入 24x 系列的 DSP 控制器的标准设备。 它建立了单片数字电机控制器标准。 24x 每秒钟 可以执行 20 万条指令。可以在 50 纳秒的周期内执行几乎所有指令。这种高性能容许实时 地执行所有非常复杂的控制运算，例如自适应控制和 Kalman 滤波器。还可以采用很高的采 样频率来减小循环延迟。 240 具有高速信号处理和数字控制功能所

33、必须的结构特点， 具有实现电机控制单片解 决方案所需要的全部外设。240 用亚微细粒技术生产，具有较低的能量消耗率，而且还有 几种减少能源消耗的模式以便进一步节能。 240 所具有的先进的节能特性给下面一些应用 场合带来利益： 工业电机驱动； 功率变换和控制； 汽车控制系统，例如电子动力转向，防抱死制动器以及气候控制； 13 供暖、通风及空气调节风机/压缩机电机控制； 打印机，复印机以及其他办公室产品； 磁带驱动，磁光学驱动以及其他质量储存产品； 机器人及计算机数字控制磨床。 作为一个系统管理器，DSP 必须有充分的片内 I/O 和外设。240 的事件管理器与 DSP 上的其他可用外设不同。这

34、个最优化的实用性外设与高性能 DSP 的核心一起使得我们可以 使用先进的控制技术对各种电机实现高精度和高效率的全速控制。包含于事件管理器当中 的还有专用的脉冲宽度调制（PWM）功能，例如可编程的死区功能和一个空间矢量 PWM 状态 机用于三相电机使功率晶体管具有当前最高的开关效率。三个相互独立的上下定时器都有 自己的比较寄存器，支持非对称（非居中）和对称（居中）PWM 波的产生。 第十课 开环和闭环控制 开环控制系统（无反馈系统） “自动的”这个词汇意味着控制系统具有一定的复杂性。通常，自动的意味着这个系统 可以适应多种不同的工作条件，能够满意地响应一类输入信号。但是，并不是所有形式的 控制系

35、统都具有自动的特性。通常，自动特性是通过将变化的输出信号反馈回来并与指令 信号进行比较而产生的。当一个系统不具备反馈结构，就叫做开环系统，它是最简单、最 经济的控制系统。遗憾的事，开环控制系统缺乏精度和多用途性，只能用于最简单的应用 场合。 例如，来考虑家庭采暖锅炉的控制系统。让我们假设锅炉只装备了定时装置，它只控制 锅炉打开和关闭的周期。要想将温度调节到适当的水平，管理人员必须估计锅炉需要保持 打开的时间长短，从而设定时期。当设定时间到了，锅炉关闭。然而，房间的温度很可能 是在要求温度之上或者之下，这是因为估计存在误差。不容置疑，很显然这种形式的控制 是不够精确和不可靠的。这种不精确的原因之

36、一在于人不可能准确地了解锅炉的特性；原 因之二是人不能控制外面的温度。这也表明了开环控制系统在性能方面的一个重要的缺点。 这个系统不能适应环境条件的变化，不能适应外界干扰。在锅炉控制的例子中，即使是一 个很有经验的人将房间温度控制在某个要求的水平，但是，如果在锅炉工作期间，门和窗 户间歇的开闭，开环控制也将不能精确地控制屋内的最终温度。 电动洗衣机是开环控制系统的另一定性例子， 因为洗涤时间的长短完全是根据操作人员 的判断和估计确定的。一个真正的自动电动洗衣机应该具有连续检查衣服洗净度的方法和 14 当洗净度达到要求时自动关机。 闭环控制系统（无反馈控制系统） 开环控制系统中所缺少的、 能使控

37、制更加精确和更具适应性的东西是从输出到输入的连 接及反馈。 为了获得更精彩的控制， 必须将被控制信号 c(t)反馈回去与参考输入量相比较， 且须将与输出和输入之差成比例的促动信号送给系统以校正偏差。以上提到的这样一个具 有一个或多个反馈通道的系统叫做闭环系统。人类可能是现今存在的最复杂、最成熟的反 馈控制系统。人可以被认为是具有多个输入和输出的控制系统，可以完成高度复杂的操作。 为了说明人作为反馈控制系统， 我们来考虑拿到放在桌上的物体这样一个目的。 当人伸 手去拿这个物体时，大脑对胳膊发出一个信号去完成这个任务。眼睛作为传感设备，将不 断反馈手的位置。手和物体之间的距离就是偏差，当手接触到物

38、体时，这个偏差为零。这 是一个闭环控制的典型例子。但是，如果告诉人拿到这个物体，然后蒙起他的眼睛，这个 人只能估计物体的准确位置，向它伸手，反馈通道被打断，这个人就像一个开环系统。人 去拿东西的例子由图 15.2 表示。 另一个闭环系统的说明举例是船的舵控制系统，如方框图 15.3 所示。在这种情况下， 控制的目标是舵的位置，参考输入信号施加在方向盘上。方向盘与舵之间的相对位置的偏 差就是信号，它驱动控制器和电动机。当舵终于与要求的参与方向一致时，偏差传感器的 输出为零。 一个闭环控制系统的基本原理和方框图。总之，反馈控制系统的结构不一定局限于结 构。在一个复杂系统中，可以有更多的反馈回路和组

39、成元素 15 22程序清单 程序清单 ORG 0000H LED_DIN LED_CLK LED_LOAD KEY_BF KEY_BF1 LED_BF BIT P2.7 BIT P2.6 BIT P2.5 EQU 40H EQU 41H EQU 50H ; 键值 ; 键值备份 ;显示缓冲区，8位，50-57H NUM_BF FREQ_BF FREQ_BFH EQU 58H EQU 60H EQU 68H ;脉冲数缓冲区，8位，58-5FH ;频率缓冲区，8位，60-67H ;周期缓冲区H，3字节，68-6AH AJMP INI ORG 001BH LJMP INTEDC ORG 0050H ;

40、初始化段INI: MOV SP,#70H ;设堆栈指针 ;向键扫输入口写1 ;向键扫输入口写1 SETB P3.2 SETB P3.3 SETB P1.1 MOV TMOD,#11H SETB EA SETB ET0 SETB ET1 ;设中断，定时器，方式1，允许中断 16 MOV TL0,#0FFH MOV TH0,#0FFH MOV A,#09H MOV B,#0FFH LCALL W_7219 MOV A,#0AH MOV B,#07H LCALL W_7219 MOV A,#0BH MOV B,#0FFH LCALL W_7219 MOV A,#0CH MOV B,#0FFH LCA

41、LL W_7219 INI1:MOV R5,#18H MOV R0,#LED_BF INI11:MOV R0,#07FH INC R0 DJNZ R5,INI11 LCALL DISPLAY ;显示缓冲区清空 ;7219停机寄存器 ;设置为正常工作状态 ;7219扫描界限寄存器 ;设置为8位显示方式 ;7219亮度寄存器 ;占空比为15/32 ;7219译码方式寄存器 ;设置为BCD译码方式 ;主程序段MAIN: MOV A,#00H MOV C,P1.1 RLC A JNZ MAIN0 LJMP MAIN1 ;转直流电机控制 ;判断直流电机控制还是步进电机控制 ;直流电机处理MAIN1:CL

42、R P0.3 ;比例数P灯灭 17 CLR P0.4 SETB P0.2 CLR P3.6 MOV 50H,#0 MOV 51H,#0 MOV 52H,#0 ;积分数I灯灭 ;电压灯亮 ;显示及键扫MAIN_DC:LCALL DISPLAY LCALL KEYY MOV 41H,40H MOV A,#010H ADD A,40H JC MAIN_DC LCALL DELAY50MS ;MAIN_DCC:CLR C MOV A,41H SUBB A,#0FH JZ MAIN_DCC1 LJMP MAIN_DCA MAIN_DCC1:MOV 50H,#0 MOV 51H,#0 MOV 52H,#0

43、 MOV 53H,#07FH MOV 54H,#07FH MOV 55H,#07FH MOV 56H,#07FH MOV 57H,#07FH LJMP MAIN_DC ;"DEL"键处理 ; 判断是否"DEL"键 18 ; ""键处理MAIN_DCA:CLR C MOV A,41H SUBB A,#0DH JZ MAIN_DCA0 LJMP MAIN_DCB MAIN_DCA0:MOV A,52H JNZ MAIN_DCA2 INC 50H MOV A,#0AH CJNE A,50H,MAIN_DCA2 MOV 50H,#00H IN

44、C 51H MOV A,#0AH CJNE A,51H,MAIN_DCA2 MOV 50H,#00H MOV 51H,#00H MOV 52H,#01H MAIN_DCA2: MOV R0,50H MOV A,51H MOV B,#0AH MUL AB ADD A,R0 MOV R0,A MOV A,52H MOV B,#64H MUL AB ADD A,R0 ;百位处理 ;个位处理 ;十位处理 ;判断是否为""键 19 MOV 68H,A CLR C MOV A,#64H SUBB A,68H MOV 6AH,A MOV A,#50 MOV B,68H MUL AB CP

45、L A MOV 68H,A MOV A,B CPL A MOV 69H,A MOV A,#50 MOV B,6AH MUL AB CPL A MOV 6AH,A MOV A,B CPL A MOV 6BH,A MOV A,68H ANL A,69H CPL A JZ MAIN_DCA3 SETB TR1 LJMP MAIN_DC MAIN_DCA3:CLR TR1 CLR P3.6 20 LJMP MAIN_DC ;""键处理MAIN_DCB:CLR C MOV A,41H SUBB A,#0CH JZ MAIN_DCB0 LJMP MAIN_DC MAIN_DCB0:MO

46、V A,50H JZ MAIN_DCB1 DEC 50H LJMP MAIN_DCBA MAIN_DCB1:MOV A,51H JZ MAIN_DCB2 DEC 51H MOV 50H,#09 LJMP MAIN_DCBA MAIN_DCB2:MOV A,52H JZ MAIN_DCBA DEC 52H MOV 50H,#09 MOV 51H,#09 MAIN_DCBA:LJMP MAIN_DCA2 ; 判断是否为""键 ;子程序区;显示子程序，将缓冲区LED_BF 的内容写入7219DISPLAY:MOV R0,#LED_BF MOV R4,#01H 21 MOV R3,

47、#08H C_DISP:MOV A,R0 MOV B,A MOV A,R4 LCALL W_7219 INC R0 INC R4 DJNZ R3,C_DISP RET ;向7219写16位bit子程序，A高字节，B低字节W_7219:CLR LED_LOAD LCALL SD_7219 MOV A,B LCALL SD_7219 SETB LED_LOAD RET SD_7219:MOV R6,#08H C_SD:NOP CLR LED_CLK RLC A MOV LED_DIN,C NOP SETB LED_CLK DJNZ R6,C_SD RET ;键盘扫描子程序，键值放KEY_BF,无键

48、按下键值为0FFHKEYY:MOV KEY_BF,#0FFH KEY_0H: CLR P1.4 CLR P1.5 ;判断键值是否为"0" 22 CLR P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_1H LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_1H MOV KEY_BF,#00H LJMP KEY_ENDD KEY_1H: CLR P1.4 CLR P1.5 CLR P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_2H LCALL DELAY

49、20MS MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_2H MOV KEY_BF,#01H LJMP KEY_ENDD KEY_2H: SETB P1.4 CLR P1.5 CLR P1.6 ;判断键值是否为"2" ;判断键值是否为"1" 23 MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_3H LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_3H MOV KEY_BF,#02H LJMP KEY_ENDD KEY_3H: SETB P1.4 C

50、LR P1.5 CLR P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_4H LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_4H MOV KEY_BF,#03H LJMP KEY_ENDD KEY_4H: CLR P1.4 SETB P1.5 CLR P1.6 MOV A,#00H ;判断键值是否为"4" ;判断键值是否为"3" 24 MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_5H LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.3

51、 RLC A JNZ KEY_5H MOV KEY_BF,#04H LJMP KEY_ENDD KEY_5H: CLR P1.4 SETB P1.5 CLR P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_6H LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_6H MOV KEY_BF,#05H LJMP KEY_ENDD KEY_6H: SETB P1.4 SETB P1.5 CLR P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.3 ;判断键值是否为"6" ;判断键值是否为&qu

52、ot;5" 25 RLC A JNZ KEY_7H LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_7H MOV KEY_BF,#06H LJMP KEY_ENDD KEY_7H: SETB P1.4 SETB P1.5 CLR P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_8H LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_8H MOV KEY_BF,#07H LJMP KEY_ENDD KEY_8H: CLR P1.4 CLR P1

53、.5 SETB P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A ;判断键值是否为"8" ;判断键值是否为"7" 26 JNZ KEY_9H LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_9H MOV KEY_BF,#08H LJMP KEY_ENDD KEY_9H: CLR P1.4 CLR P1.5 SETB P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_Sta LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.2 RL

54、C A JNZ KEY_Sta MOV KEY_BF,#09H LJMP KEY_ENDD KEY_Sta: CLR P1.4 SETB P1.5 SETB P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_NM ;判断键值是否为"Sta" ;判断键值是否为"9" 27 LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_NM MOV KEY_BF,#0AH LJMP KEY_ENDD KEY_NM: CLR P1.4 SETB P1.5 SETB P1.6 MOV A,

55、#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_DOWN LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_DOWN MOV KEY_BF,#0BH LJMP KEY_ENDD KEY_DOWN: SETB P1.4 CLR P1.5 SETB P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_UP LCALL DELAY20MS ;判断键值是否为"" ;判断键值是否为"N/M" 28 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_

56、UP MOV KEY_BF,#0CH LJMP KEY_ENDD KEY_UP: SETB P1.4 CLR P1.5 SETB P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_ENT LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_ENT MOV KEY_BF,#0DH LJMP KEY_ENDD KEY_ENT: SETB P1.4 SETB P1.5 SETB P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_DEL LCALL DELAY20MS MOV A,#00

57、H ;判断键值是否为"ENT" ;判断键值是否为"" 29 MOV C,P3.2 RLC A JNZ KEY_DEL MOV KEY_BF,#0EH LJMP KEY_ENDD KEY_DEL:SETB P1.4 SETB P1.5 SETB P1.6 MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_ENDD LCALL DELAY20MS MOV A,#00H MOV C,P3.3 RLC A JNZ KEY_ENDD MOV KEY_BF,#0FH KEY_ENDD:RET ;延时子程序;判断键值是否为"DEL" DELAY20MS:MOV R0,#080H DELAY20M1:MOV R1, #080H DELAY20M2:NOP DJNZ R1,DELAY20M2 DJNZ R0