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基于单片机的PWM调压调速器的综合设计 目录 1.1 课题背景 …………………………………………………………………… 1 1.2 系统功能 …………………………………………………………………… 1 1.3 PID简介 …………………………………………………………………… 1 2 总体方案设计 …………………………………………………………………… 2 2.1 设计原理 …………………………………………………………………… 2 2.2 组成框图及工作原理 ……………………………………………………… 2 2.3 控制策略 …………………………………………………………………… 3 3 硬件电路设计 …………………………………………………………………… 3 3.1 A/D转换 …………………………………………………………………… 3 3.2 单片机 ……………………………………………………………………… 3 4 软件设计 ………………………………………………………………………… 4 4.1 流程图 ……………………………………………………………………… 4 4.2 调速原理 …………………………………………………………………… 4 4.3 波形仿真 …………………………………………………………………… 5 4.4 PID调速程序 ……………………………………………………………… 6 5 总结 …………………………………………………………………………… 10 参考文献 ………………………………………………………………………… 11 附录 系统总原理图 ……………………………………………………………… 12 1 引言 1.1 课题背景 电动机在工业生产和日常生活中起着不可或缺的作用，如何对电动机进行自动控制是人们研究的重要方向。 1.2 系统功能 本设计是基于单片机的PWM调压调速器设计，采用数字PID控制。 1.3 PID简介 PID（比例积分微分）是一个数学物理术语PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 图 系统组成框图 图4.1 流程图 4.2 调速原理 当基于以上产生一个PWM后，就可以借助PWM脉冲来控制晶体管的导通和关断，来给压频转换器来提供一定的电压，在PROTUES中仿真中，给定一个+12V的电压，就通过晶体管的导通和关断来给压频转换器供电，压频转换器就会输出很多的脉冲，借助单片机P3.5来计数，其计数送给P0来显示，通过给定不同的ADC的输入电压，就可以的得到不同的计数显示，电压越大，其计数显示也就越大，通过改变计数脉冲的周期和硬件压频转换器（LM331）的电阻和电容，就可以得到与输入电压接近的数值显示，可能由于干扰的原因，其显示值和实际值有一点偏差，这是在没有什么负载的情况下，或者说是在空载的情况下，这样就可以得到一个很理想的开环系统，也为闭环PWM调节做好准备。 当开环系统稳定后，加上一个扰动，或者说是加上负载，这样就使的压频转换器的电压减少，在给定一定电压的时候，当负载分压的时候