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计算机控制技术课程设计

直流电机PID调速控制系统

学院：***

姓名：卞某某

专业：自动化

学号：***62

指导教师：张某某

2020年12月20日

目录

1、设计目的 2

2、设计内容 2

3、总体方案 2

4、 硬件模块设计和原理图 3

4.1 直流电机PID系统硬件设计 3

4.2 电源电路 4

4.3 H桥驱动电路 4

4.4 测速直流发电机 4

5、 PID系统软件设计 5

5.1应用PID控制电机转速 5

5.2 增量式PID控制算法 6

5.3调速系统主程序原理框图 8

5.4中断服务程序原理框图 8

6、 心得体会 9

7、参考文献 10

8、程序清单 11

1、设计目的

（1）掌握使用光电开关测量直流电机转速方法。。

（2）掌握直流电动机调速方法

（3）掌握PID调速控制系统的设计方法。

（4）设计一个直流电机PID调速控制系统。

2、设计内容

（1）实现直流电机转速的输入、显示等功能。

（2）采用定时器计算脉冲数的方法测量电机转速。

（3）采用增量式PID控制算法。

（4）要求直流电机调速具有良好的动态和稳态特性。

3、总体方案

3.1调速方案

PWM波调速。采用由达林顿管组成的H型PWM电路（图3-1）。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电机在运转时比较稳定并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。

其结构图如图3-2所示

图3-1

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图3-2

硬件模块设计和原理图

4.1 直流电机PID系统硬件设计

图4-1所示的H桥式电机驱动电路包括4个三极管某某一个电机，电路得名于桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图4-2所示，当Q1管某某Q4管导通时，电流就从电源正经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。

图4-1 图4-2

4.2 电源电路

电源电路采用78系列芯片产生+5V、+15V电压，如图4-3。

图4-3

4.3 H桥驱动电路

基于三极管的使用机理和特性，在驱动电机中采用H桥功率驱动电路，H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动．永磁步进电机或混合式步进电机的励磁绕组都必须用双极性电源供电，也就是说绕组有时需正向电流，有时需反向电流，这样绕组电源需用H桥驱动。直流电机控制使用H桥驱动电路（图4-4），当PWM1为低电平,通过对PWM2输出占空比不同的矩形波使三极管Q1、Q6同时导通Q5截止，从而实现电机正向转动以及转速的控制；同理，当PWM2为高电平,通过对PWM1输出占空比不同的矩形波使三极管Q1、Q6同时导通，Q6截止，从而实现电机反向转动以及转速的控制。

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图4-4

4.4 测速直流发电机

直流测速发电机是一种测速元件，它把转速信号转换成直流电压信 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 0832(Data_0832); Init8253();

Init8259();

WriIntver(); enable(); while(1)

{ KeyResult = cGetKeyA(); if (KeyResult < 10)

{if (bHighKey)

{bHighKey = 0;

RevSetH = KeyResult;}

else

{bHighKey = 1;

RevSetL = KeyResult;

RevSet = RevSetH * 10 + RevSetL;}}

if (bTime)

{bTime = 0;

RateDis(); REVControl();}}}

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