基于uC_COS的直流电机PID转速闭环调速控制系统Proteus...毕业设计（论文）.doc

基于uC/COS的直流电机PID转速闭环调速控制系统Proteus仿真实现 在工业自动控制系统和各种智能产品中常常会用用电动机进行驱动、传动和控制，而现代智能控制系统中，对电机的控制要求越来越精确和迅速，对环境的适应要求越来越高。随着科技的发展，通过对电机的改造，出现了一些针对各种应用要求的电机，如伺服电机、步进电机、开关磁阻电机等非传统电机。但是在一些对位置控制要求不高的电机控制系统如传动控制系统中，传统电机如直流电机乃有很大的优势，而要对其进行精确而又迅速的控制，就需要复杂的控制系统。随着微电子和计算机的发展，数字控制系统应用越来越广泛，数字控制系统有控制精确，硬件实现简单，受环境影响小，功能复杂，系统修改简单，有很好的人机交换界面等特点。 在电机控制系统开发中，常常需要消耗各种硬件资源，系统构建时间长，而在调试时很难对硬件系统进行修改，从而延长开发周期。随着计算机仿真技术的出现和发展，可用计算机对电机控制系统进行仿真，从而减小系统开发开支和周期。计算机仿真可分为整体仿真 和实时仿真。整体仿真是对系统各个时间段对各个对象进行计算和分析，从而对各个对象的变化情况有直观的整体的了解，即能对系统进行精确的预测，如Matlab就是一个典型的实时仿真软件。实时仿真是对时间点的动态仿真，即随着时间的推移它能动态仿真出当时系统的状态。Proteus是一个实时仿真软件，用来仿真各种嵌入式系统。它能对各种微控制器进行仿真，本系统即用Proteus对直流电机控制系统进行仿真。 在系统软件开发中开发中可用操作系统，也可不用操作系统。如用操作系统，程序可实现模块化，并能对系统资源进行统筹管理，最主要的是可实现多任务运行。如果需要多任务并行运行，并且需要一定的时间间隔，某些任务对时间的要求不高时，如不用操作系统则要占用定时器资源，并且对栈空间和硬件资源很难进行管理，所以在这种情况下需要操作系统。本系统用操作系统uC/COS. uC/COS是一个完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式实时多任务内核.uC/COS 已经有很多产品成功使用的案例且得到美国军方的认证，说明了该系统的可靠性。uC/COS 源代码公开，代码短，源代码大部分是使用ＡNSI C编写的，移植性和裁减性好，功能强大， 能可靠应用于各种控制系统中。 　　　系统构成 　硬件全图 各子系统 １. 转速控制输入 如用按键输入则需要复杂的软件实现，并且需要足够的引脚资源，本系统用ADC0832采样电位器上的电压信号来实现转速信号输入。 2.LPC2106微控制器 LPC2106是Phlip公司推出的核心为ARM的控制器。LPC2106 包含一个支持仿真的ARM7TDMI-S CPU、与片内存储器控制器接口的ARM7 局部总线、与中断控制器接口的AMBA 高性能总线（AHB）和连接片内外设功能的VLSI 外设总线（VPB，ARMAMBA 总线的兼容超集）。片内有64K 字节静态RAM和128K的FLASH存储器。可寻址4GB。 在本仿真中LPC2106没加晶振电路，频率在芯片属性中设置。 3.液晶显示 本系统采用Proteus仿真库有的液晶显示模块AMPIRE128X64,为8192像素的单色LCD 屏幕分为两半控制，控制引脚为CS1和CS2。数据通过移位寄存器输入。 4．电机驱动电路 本系统仿真的是最大输入电压为12伏的微型电机，故用通用电机驱动电路实现假设该电路输入电阻为无穷大，输出电阻为0。 5．仿真电机的51单片机 虽然Proteus有电机模块，但其电机模块没有输出转速接口故用一单片机代替它，单片机用ADC0832采样输入的电压，经过处理即输出和真实电机同步的转速（需要大量的浮点运算，可考虑用DSP）。通过两个按键改变转矩没按一次增大或减小0.001，上面的是增大。 6．仿真结果 仿真1.8秒钟后得下图，可看到转速逐渐增大然后稳定下来。 增大转矩后，可看到转速下降后又恢复 7．程序； 1．系统主程序：main.c /****************************************************************************** ** 实时微型直流电机PID转速闭环调速控制系统程序(基于移植于LPC2106上的uc/cos实时操作系统) ** 程序编写者: 吴斌 ** 编写日期: 2007年11月14日 ***************************************************************************