计算机控制技术课程设计

标准化文件发布号：(9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY- 选择计算机机型(采用51内核的单片机) 9 设计支持计算机工作的外围电路(键盘、显示接口电路等) 11 半个世纪来，直流伺服控制系统己经得到了广泛的应用。随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展，使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器本文介绍直流伺服电机实验台的硬件、软件设计方案。通过传感器对电机位移进行测量，控制器将实际位移量与给定位移量进行比较，控制信号驱动伺服电机控制电源工电机的位置控制。其电机位置随动系统硬件设计主要包括:总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。软件编制采用模块化的设了系统的基本要求，系统可以稳定的运行。本次设计说明书主要包括主要包括主程序设计、模数转换器ADC0809程序及数字控通过本次设计，加深在计算机控制系统课程中所学的知识的理解，提高电气设计与分任务和要求传感器)对被控对象(电机)的被控参数(位移)进行测量，由变换发量)进行比较，若有误差则按预定的控制规构(伺服电机控制电源)工作，使被控参数(实际位移量)要求根据所给条件确定能够根据功能要求查找相关的元器件的说明书。能够对元器件的说明书进行学习并掌握元器件的控制方法和时序要求。能够利用相关仿真软件对电路进行仿真调试。能够按着规范的课程设计的格式完成课程设计报告。按照任务书要流伺服电机控制系统概述构成自行停止。伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处控制。(1)功率变换器直流伺服系统功率变换器的主要功能是根据控制电路的指令，功率变换器主要包括控制电路、驱动电路、功率变换主电路等。流电路、滤波电路和逆变电路三部分组成。控制电路主要由运算电路、PWM生成电路、检测信号处理电路、输入输出电路、保护电路等构成，其主要作用是完成对功率变换主电路的控制和实现各种保护功能等。驱动电路的作用是根据控制信号对功率半导体开关进行驱动，并为器件提供保护，主要包括开关器件的前级驱动电路和辅助开关电源电路等。(2)传感器机的绕组电流及转子速度、位置进行检测，以构成电流器或无刷旋转变压器，也可采用增量式光电编码器(3)控制器器的设计直接影响着伺服电机的运行状态，从而在很大括电流控制器和速度控制器和位置控制器。其中电时间常数较大，因此可借助计算机技术实现许多复杂的速与速度指令值一致，消除负载转矩扰动等因素对电机速相比较，其差值通过速度控制器直接产生交轴电流指令并使电机准确定位和跟踪。通过比较设定的目标指令，使电机加速运行后以最大速度恒速运行；在控制法。该方法以电枢绕组为控制绕组，在负且电磁转矩只与电枢电流的大小有关。直流伺通与关断，从而控制定子绕组的通电，在定子上产生旋。换器，将数字量变成脉冲信号，再由脉冲发生器产生调节脉冲，经驱动放大后控制电4直流伺服电机控制系统的设计二、控制系统的建模和数字控制器设计硬件的设计和实现1.选择计算机机型(采用51内核的单片机)；等)；5.其它相关电路的设计或方案(电源、通信等)示与键盘等处理程序)框图。A)本系统是采用闭环控制系统，调节器的设计方法是从内环到外环，逐步设计各环节的其中位置调节器是位移的校正装置，它的类型和参数决定了位置随动系统的系统误差D时，作如下近似(T足够小时，如下逼近相当准确，被控过程与连续系统十分接近)：0j=0dtTu(k)=K{e(k)+Tke(j)+Td[e(k)e(k1)]}pTTij=0执行机构需要的不是控制量的绝对值，而是其增量时，可以采用增量型PID算法。当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持pTTiA/D转换器则选用ADC08088位精度转换器。控制系统的建模和数字控制器设计PID调节器结构简单，参数整定方便，易于工业实现，适用面广，因而它是连续系统中技术最成熟，适用最广泛的一种调节器。随之计算机技术的发展，由计算机实现的数字PID算法的基本原理就是利用偏差来计算系统的输出量，实现不断纠偏的过程，使系统最终趋于稳定。数字PID控制分为位置式PID控制和增量式PID控制。由于位置式PID采用全量输出，输出的是执行机构的实际位置，每次输出均与过去状态有关，计算时要对偏差pid其T中K=KipTTK=Kd为dpTSimulink的仿真选择计算机机型(采用51内核的单片机)上看,CPU包括两个部分:运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处LLED80C51电源VCC芯片电源，接+5V；80C51时钟CRST(Reset)功能：复位信号输入端。80C51I/O接口P0口(39脚~32脚)：~统称为P0口。当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，它P1口(1脚~8脚)：~统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。对于MCS—52P2口(21脚~28脚)：~统称为P2口，一般可作为准双向I/O接口。当接有外部程P3口(10脚~17脚)：~统称为P3口。它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O设计支持计算机工作的外围电路(键盘、显示接口电路等)脚便会一直保持数据状据为止。一组按键的集合，它是最常用的单片机输入设备．操作人员可以通过键盘输入通讯。于启动、停止、正反转切换和转速输入。为了能更方便地利用数字键输入转CPU担。显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为左右，电流不超过(1)分辨率：8位。(2)总的不可调误差：ADC0808为±1LSB,ADC0809为±1LSB。2(4)单一电源：+5V。(5)模拟输入电压范围：单极性0~5V；双极性±5V,±10V(需外加一定电路)。(6)具有可控三态输出缓存器。(7)启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D(8)使用时不需进行零点和满刻度调节。外部引脚ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图和图所示。内部各部分的作用和工作 (2)D7~D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器关电路的设计或方案器、功率驱动芯片和无刷电机提供电源。供电电源、使主电路和控制电路分开供电，提高电路的可靠过平波电抗器，使输出的直流电流更平滑，也位置检测当伺服电机旋转时，遮挡盘的齿部进入霍尔传感器定子内。根据这霍尔元件的输出状2)电流检测电路需要对主电路电流信号进行采样反馈。相电流检测环节的目的是对主电路电流信号进驱动电路采用专用的功率驱动芯片组成的三相全桥逆变电6软件设计(1)检测键盘，从键盘接收电机起停、正反转、控制速度命令，控制电机运 (2)用位移传感器将每个采样周期内的直流电机控制试验台移动的距离进行检测。感器信号进行译码，产生驱动功率全桥电路的信 (3)根据获得的电机转速的设定值以及从传感器信号测得的电机的实时转速，用PID电机的转速。经驱动放大后控制电机转动从而控运行。在这部分程序中它是通过控制人机交流来控制和显示系统的运行状态。具体说来就是的起动和停止控合运用所学知识和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。结合本次设计的要求，我利用专业知识设计了直流伺服电机控制系统。在设计过程中巩固知识的同时，也提高了自身的学习实践能力。通过此次课程设计，把所学的理论知识与实践相结合起来，使我更加扎实的掌握了有关计算机控制计术方面的知识。实践出真知，通过亲自动手进行课程设计，使我掌握的知识更加牢固。在今后社会的发展和学习实践过程中，我一定要不懈努力，不能遇到问题就想到退缩。在设计过程中虽然遇到了一些困难，同时在设计的过程中发现了自己的不足，对以前所学过的知ludeiineucharunsignedcharPvoiddelayucharz)ucharx,y;for(x=z;x>0;