直流伺服电机控制系统设计.doc

直流伺服电机控制系统设计 直流伺服电机控制系统设计 PAGE PAGEPAGE 31 直流伺服电机控制系统设计 电 子 信 息 与 电 气 工 程 系 课程设计报告 设计题目： 直流伺服电机控制系统设计 系 别： 电子信息与电气工程系 年级专业： 学 号： 学生姓名： 2006级自动化专业《计算机控制技术》课程设计任务书 论文 题目 直流伺服电机控制系统设计 设计类型 导师姓名 丁健 干开峰 主要内容及目标 设计对象是直流伺服电机实验台，设计一个计算机控制的直流伺服电机控制系统。由测量元件(位移传感器)对被控制对象(电机)的被控参数(位移)进行测量，由变换发送单元(A/D转换器)将被控参数变成一定形式的信号 ，送给控制器CPU，控制器将测量信号(实际位移量)与给定信号（位移量）进行比较，若有误差则按预定的控制规律产生一控制信号驱动执行机构(伺服电机控制电源)工作，使被控参数(实际位移量)与给定信号（位移量）保持一致。其电机位置随动系统： 其中： =，=，=，K =100，控制算法选用数字PID控制。 设计条件 PC机一台，教学实验箱一台; 计划学生数及任务 3人 （1）：明确课题功能。 （2）：把复杂问题分解为若干模块，确定各模块处理方法，画出流程图。 （3）：存储器资源分配 （4）：编制程序，根据流程图来编制源程序 （5）：对程序进行汇编，调试和修改，直到程序运行结果正确为止。 计划设计进程 总体方案设计 控制系统的建模和数字控制器设计 硬件的设计和实现 选择计算机字长(选用 51内核的单片机) 设计支持计算机工作的外围电路(EPROM、RAM、I/O端口、键盘、显示接口电路等)； 设计输入信号接口电路； 设计输出控制电路； 其它相关电路的设计或方案(电源、通信等)。 软件设计 分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图； 编写A/D转换和位置检测子程序框图； 编写控制程序和D/A转换控制子程序模块框图； 其它程序模块(显示与键盘等处理程序)框图。 五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图(A3幅面)。 参考文献 1．于海生 计算机控制技术[M] 北京：机械工业出版社， 2、周荷琴等 微型计算机原理及接口技术[M]合肥：中国科技大学出版社, 3、李刚民等 单片机原理及应用技术[M]北京：高等教育出版社 4、楼然苗 51系列单片机设计实例[M]北京：北京航空航天大学出版社 5、计算机控制技术实验指导书 摘要 随着集成电路技术的飞速发展，微控制器在伺服控制系统普遍应用，这种数字伺服系统的性能可以大大超过模拟伺服系统。数字伺服系统可以实现高精度的位置控制、速度跟踪，可以随意地改变控制方式。单片机和DSP在伺服电机控制中得到了广泛地应用，用单片机作为控制器的数字伺服控制系统，有体积小、可靠性高、经济性好等明显优点。。本设计研究的直流伺服电机控制系统即以单片机作为核心部件,主要是单片机为控制核心通过软硬件结合的方式对直流伺服电机转速实现开环控制。 对于伺服电机的闭环控制，采用PID控制，利用MATLAB软件对单位阶跃输入响应的PID校正动态模拟仿真，研究PID控制作用以及PID各参数值对控制系统的影响，通过试凑法得到最佳PID参数。同时能更深度地掌握在 自动控制领域应用极为广泛的MATLAB软件。 关键词：单片机 直流伺服电机 PID MATLAB 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1.引言 4 2．单片机控制系统硬件组成 5 微控制器 5 DAC0808转换器 5 运算放大器 6 按键输入和显示模块 6 按键输入 6 显示模块 6 直流伺服电动机 6 3.单片机控制系统软件设计 7 主程序 7 键盘处理子程序 8 4.控制系统原理图及仿真 9 控制系统方框图 9 控制系统电路原理图 10 Proteus仿真结果 11 组件对直流伺服控制系统的仿真 11 MATLAB与Simulink简介 11 MATLAB简介 11 Simulink简介 12 直流伺服电机数学模型 12 系统Simulink模型及时域特性仿真 12 开环系统Simulink模型及仿真 13 单位负反馈系统Simulink模型及仿真 13 PID校正 14 P