全数字智能直流调速系统设计-go.pdfVIP

全数字智能直流调速系统设计 作者：黄安贻 罗金成 胡业发（武汉理工大学） 摘要：本文描述了智能直流调速系统的硬件设计思路，给出实现微型直流电机（12v—55v） 的控制方案。应用运动控制芯片LM629和电动机驱动芯片LMD18200实现了直流电动机的智 能控制。 关键词：模糊控制，直流电动机， PID。 中图分类号： TP271.9 文献标识码：A Design of digital Intelligent DC Speed Regulating System Abstract: The paper states the design of the digital DC motor speed control system，present the speed control method in micro-motor(12V—15V)，realizes intelligent DC speed comntrol with the digitized motion controller(LM629) and motor driver chip(LMD18200). Keyword: Fuzzy control; DC motor; PID 1 引言 智能化已被公认为运动控制系统的发展方向之一，在直流调速系统中的应用已成为趋 势，在实际电机传动系统中的被控对象参数变化与非线性特征，使线性定常参数PID控制器 无法达到设计时的性能指标。本系统使用AT89S51以及专用运动控制处理器LM629和集成智 能功率芯片LMD18200为问题的解决提供了条件，设计出全数字智能直流调速系统，实现通 过PID参数在线调整[1]使被控对象具有良好的动、静态性能。 2 系统控制模块结构 如图1所示，整个系统由AT89S51、LM629、LMD18200以及一个增量式光电码盘所构成。 2.1 主控单元 以AT89S51实现模 糊控制以及与LM629的 数据传送。单片机通过 LM629获得电机转速数 据，并通过中值滤波得 到实际转速V1、V2，之 后经模糊运算得到的 KP、KI、Kd参数，再发送 至LM629。 2.2 电机控制模块[2] 图1 智能调速系统 LM629是全数字式控制的专用控制芯片，采用28引脚DIP封装， 使用6MHz或8MHz的工作频率以及5V电源工作。它适用于直流电机 及其它可提供增量式位置反馈信号的伺服机构，可完成高性能数字 式运动控制所需的集中、实时的计算任务，提供8位PWM调制信号 和方向信号直接驱动桥式电路。通过8位I/ O口及5根控制线与微控制 器通信，控制其内部的PID调节器及梯形速度发生器。增量式编码器 提供闭环控制所需的反馈信号，梯形图发生器计算出位置或速度模 式下所需控制的运动轨迹。所有的运动参数均可在运动过程中加以 改变。LM629的使用大大简化了系统的硬件和软件，提高了系统的 运行速度和可靠性，图2是LM629的引脚图。 图2 LM629引脚图 在本系统中 LM629 的 I/O 口 D0—D7 与单片机的 P0 口相连，用来从单片机传送数据和 控制指令，从 LM629 传送电机的状态和运动信息。AT89S51 的 P2.0 引脚与 LM629 的片选 信号端相连，作为选中 LM629 的地址线。引脚 P2.1 与 LM629 的 PS 相连，作为另一条地址 线。LM629 的中断引脚经一个非门与单片机的 INT0 相连，LM629 的 6 个中断源都通过该 引脚向单片机申请中断，一旦有中断申请发生，单片机必须通过读 LM629 的状态字来判断 哪个中断发生。 该系统的关键就是用到了LM629所集成的PID控制器，PID控制器指令有2条，用于输入 PID参数，而这三个参数便是单片机经模糊运算所得到的KP、KI、KD。其指令操作码为1EH(2 —10个字节写数据)，数据的前两个字节中，低字节的内容如表1所示： 表1 7 6 5 4 3 2 1 0 不用 Kp Ki Kd 积分极限 同时它也向单片机提供电机实际转速，读速度指令RDRV，操作码为DBH，2个字节读 数据，数据范围：C000H---3FFFH，所读取的实际速度数据都为整数，数据顺序是高位在前。 2