直流电机转速测量与控制课程设计

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1、 1 计算机控制技术课程设计计算机控制技术课程设计 姓姓 名名: : 专专 业业: : 学学 号号: : 所在学院所在学院: : 电气学院电气学院 2014 年年 1 月月 16 日日 2 目目 录录 一、设计要求及内容一、设计要求及内容3 二、实验原理二、实验原理3 三、功能模块简介三、功能模块简介4 四、系统原理图四、系统原理图7 五、控制算法设计及程序流程图五、控制算法设计及程序流程图8 六、心得体会六、心得体会10 附录附录 3 一、设计要求及内容一、设计要求及内容 1、了解霍尔器件的工作原理； 2、掌握利用微机技术进行转速测量与控制的基本原理和方法。 3、采用 PID 控制算法实现直

2、流电机转速的测控，并利用 FD-ST8088A 实验软件平 台动态显示转速大小等信息，转速给定由键盘置入。电机转速特性见表 1。 表表 1 1：电机转速控制特性参考表（5V/42mA） Vb 1.24 1.25 1.3 1.39 1.49 1.74 1.84 1.97 2.15 2.24 2.8 3.5 4.6 Vc 2.76 2.74 2.7 2.6 2.8 1.5 1 0.8 0.3 0.2 0.1 0.08 0.06 备 注 停 速 爬 速 启速阀值 高 速 4、采用模块化结构编制测控程序，定时中断和测速利用 8253 T0、T1 编制相应 的服务程序,显示相关信息调用 INT14。 5

3、、 将调速系统按接线图连接无误后，再将编好的源程序汇编、链接，形成可执 行文件并下载到 FD-SJ8088 进行调试、运行，直到满意为止。 二、二、实验原理实验原理 转速是工程上一个常用参数，旋转体的转速常以每秒钟或每分钟转数来 表示。转速测量方法很多，由于转速是以单位时间内的转数来衡量，再变换 过程中大多是有规律的重复运动；霍尔开关传感器由于其体积小，无接触动 态特性好， 使用寿命长等特点， 在测量旋转体的转速领域得到了广泛的应用。 霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场 B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的两 个侧面之间产生霍尔电势，

4、其大小和外磁场的磁场强度及电流大小成比例。 本设计选用 SPRAGUE300 系列霍尔开关传感器 3013T，它是一种硅单 片集成电路，内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和集 电极开路输出电路，器件采用三端平塑封装，引出端符号如下： 引出端序号 1 2 3 功 能 电源 地 输出 符 号 VC1 GND OUT 根据霍尔效应原理，将一块永久磁铁固定在电机封轴上的转盘边沿，转 盘岁北侧轴旋转，磁钢也跟着同步旋转，在转盘附近安置一个霍尔器件 3013T， 则霍尔器件首次刚所产生的磁场影响输出脉冲信号， 其频率和转速成 正比，测出该脉冲的周期或频率即可计算出转速。 4 直流电机的转速

5、与施加于电机两端的电压、电流大小有关,本设计利用 DAC0832控制输出到直流电机的电压, 电流值即通过控制DAC0832 的模拟输 出信号量来控制电机的转速。当测出电机转速小于设定值时增大 D/A 输出电 压; 当测出电机转速大于设定值时减小 D/A 输出电压,从而使电机以某一速 度恒速旋转。为简化设计，控制算法可采用简单的比例调节器算法（简单的 加一、减一法） 。比例调节器的输出为： y=Kpe(t) 式中：Y调节器的输出 e(t)调节器的输入，一般为偏差值 KP比例系数 从上式可以看出，调节器的输出 Y 与输入偏差值 e(t )成正比。因此， 只要偏差 e(t)一出现就产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点， 这是一种最基本的调节规律。比例调节作用的大小除了与偏差 e(t)有关外， 主要取决于比例系数 Kp，比例调节系数愈大，调节作用越强，动态特性也越 大。反之，比例系数愈小调节作用越弱。对于大多数的惯性环节，Kp太大时 将会引起自激振荡。比例调节的主要缺点是存在静差，对于扰动较大惯性也 比较大的系统，若采用单纯的比例调节器就难于兼顾动态和静态特性，而需 采用 PI 或 PID 算法。 三、功能模块简介三、功能模块简介 DAC0832DAC0832 DAC0832 是 8 位并行、电