单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统设计.docVIP

目 录 第1章 PID简介 1 第2章 设计原理 2 第3章 设计方案 3 3.1 PWM的调制 3 3.2 基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统 5 3.2.1 调速原理 5 3.2.2 基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统原理图 6 3.2.3波形仿真 7 3.2.4 PID调速程序 8 第4章 心得体会 13 参考文献 14 第1章 PID简介 PID （比例积分微分英文全称为Proportion Integration Differentiation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。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。 图3.02 AT89C51芯片管脚图 PWM产生的电路图见图3.03 图3.03 PWM产生的电路图 在PROTEUS仿真中，我们改变不同的电压就可以得到不同的PWM波形。 在给定很高（FC）的电压的时候，得到占空比很的PWM波形，见图3.04 图3.04 高占空比PWM波形 在给定一般(7F)的电压的时候，得到占空比很的PWM波形，见图3.05 图3.05 中占空比PWM波形 在给定一般(01)的电压的时候，得到占空比很的PWM波形，见图3.06 图3.06 低占空比PWM波形 PWM源程序 ADC EQU 35H ;定义ADC0808时钟芯片 CLOCK BIT P2.4 ST BIT P2.5 EOC BIT P2.6 OE BIT P2.7 PWM BIT P3.7 ORG 00H SJMP START ORG 0BH LJMP INT_TO START: MOV TMOD,#02H MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H MOV IE ,#82H SETB TR0 WAIT:CLR ST SETB ST CLR ST ;启动A/D转换等待结果 JNB EOC,$ SETB OE MOV ADC,P1 ;启动Ａ/D转换结果 CLR OE SETB PWM ;PWM输出 MOV A,ADC LCALL DELAY CLR PWM MOV A,#0FEH SUBB A,ADC LCALL DELAY