闭环调速实验报告.doc

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1、成绩：重庆邮电大学自动化学院综合实验报告题目：51系列单片机直流电机闭环调速实验学生姓名：蒋运和班级：学号：同组人员：李海涛陈超指导教师：郭鹏完成时间：2013年12月一、实验名称：51系列单片机直流电机闭环调速实验——基于Protuse仿真实验平台实现基本情况：1.学生姓名：蒋运和2.学号：3.班级：4.同组其他成员：序号姓名班级学号1李海涛2陈超二、实验内容(实验原理介绍)：1、直流电机调速原理图1所示电枢电压为V，电枢电流I，电枢回路总电阻为R，电机常数C，励磁磁通量Φ。那么根据KVL方程

2、：电机转速,其中，对于极对数为P，匝数为N，电枢支路数为a的电机来说：电机常数，意味着电机确定后，该值是不变的。而在V-IR中，由于R仅为绕组电阻，导致IR非常小，所以V-IR≈V。由此可见我们改变电枢电压，转速n即可随之改变。实现直流电机的闭环调速实现原理如下图所示：2、测速软件设计开始初始化OPEN是否按下定时器T1开始计时对单位时间内的脉冲计数N根据公式计算出电机的速度液晶显示电机速度图12软件测速的方框图/****T1中断服务程序********单位时间（S）方波的个数*********

3、****/voidtime1_int(void)interrupt3{count_speed++;if(count_speed==20){count_speed=0;num_display=num_medium;num_medium=0;}}3、PID算法的数字实现由于DDC（DirectDigitalControl）系统是一种时间离散控制系统。因此，为了用微机实现（式3-1-1）必须将其离散化，用数字形式的差分方程来代替连续系统的微分方程。离散化的PID表达式为：（式3-1-2）式中，——采样

4、周期；——第n次采样时微机输出；——第n次采样时的偏差值；——第n-1次采样时的偏差值；——采样序号，n=0，1，2，…。通常把（式3-1-2）称为PID的位置控制算式。根据（式3-1-2）可以进一步推导出离散化的位置型PID编程表达式，如（式3-1-3）：第K次采样PID的输出式为：（式3-1-3）其中，设式中，确定了的值后，实现（式3-1-3）的编程框图如右图所示：由（式3-1-3）还可得离散化的位置型P控制和PI控制的编程表达式。它们各自的编程框图也只需在该图的基础上稍作删减即可。4、调速

5、设计方案调速采用PWM（PulseWidthModulation）脉宽调制，工作原理：通过产生矩形波，改变占空比，以达到调整脉宽的目的。PWM的定义:脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之

6、内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V,5V}这一集合中取值。模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，

7、因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。5、电路原理图三、实验结果分析（含程序、数据记录及分析和实验总结等，可附页）：1、51系列单片机直流电机闭环调

8、速实验程序/*--------------------------------------------------------------------------REG52.HHeaderfileforgeneric80C52and80C32microcontroller.Copyright(c)1988-2002KeilElektronikGmbHandKeilSoftware,Inc.Allrightsreserved.------------------------------------