单片机张力控制系统毕业设计

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1、 1 目录 1.绪论 2 1.1 单片机控制发展历史： 2 1.2 单片机张力控制系统要解决的主要问题 2 2.正文 2 2.1 主要系统设置 4 2.1.1 AD 转换 . 4 2.1.2 DA 转换 . 4 2.1.3 PID 控制 . 5 2.1.4 系统控制方法 . 5 2.1.5 PID 控制 . 5 2.1.6 PID 参数的作用 . 9 2.1.7 控制采样 10 2.1.8 浮点数的概念及其运算 11 2.2 程序设计流程 . 12 2.2.1 PID 程序设计 12 2.2.2 子程序设计 12 2.3 辅助电路： . 17 2.3.1 电流变换电路 17 2.3.2 电压电

2、路 18 2.3.3 触发器分频 18 3.总结与感谢 . 19 4.PID 程序 . 20 5.参考文献 . 32 2 1.1.绪论绪论 1.1 1.1 单片机控制发展历史：单片机控制发展历史： 现代单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自 动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中是必不可少的器件，尤其是在日 常生活中发挥的作用也越来越大。在控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作 用。而张力控制系统可以预设并精确控制张力，广泛运用在需要提供稳定张力的电线电 缆、光纤光缆、纺织、纤维、编织等机械中。本课题就是运用单片机来检测控制张力系 统，通过角度传感

3、器、AD 转换、PID 控制、DA 转换,最终达到速度控制的目的。 微型电脑单片机渗透到我们生活的各个领域，导弹的导航装置飞机上各种仪表的控 制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用 的各种智能 IC 卡，汽车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，还 有自动控制领域,都不能离开单片机控制了。我国的单片机年容量已达 13 亿片，且每 年以大约 16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到 1%。这说明单片机应 用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。 1.2 1.2 单片机张力控制系统要解决的主要问题单片机张力控制系统要解决的主要问题 (1)

4、芯片的选取 (2)用 PID 实现系统控制 (3)数字信号、模拟信号的相互转换 (4)电压、电流的相互转换 2.2.正文正文 本次课题内容主要是设计一个由单片机控制的张力控制系统，该系统采用传感器输 入模拟量，通过 D/A，A/D 转换把传感信号进行处理，PID 过程由变成设定，输出由模拟 量控制的电压，控制电机的运行。 张力控制系统可以预设并精确控制张力，广泛运用在需要提供稳定张力的电线电 缆、光纤光缆、纺织、纤维、编织等机械中。在线缆、光缆机械中，可用作束线机，绞 线机，包漆机，绕包机，拉丝机，复绕机，光纤被覆机，光纤光缆纱带包扎机等机械的 收放线张力器使用。可以完全取代行业中的皮带弹簧张

5、紧，或张力刷等传统的张力 3 控制方法，并且结构简单，控制精度高。在塑料线编织袋制作行业中，每间工厂通常都 有塑料线卷取机械设备，在同一台机械设备中含有多台塑料卷取机构，为了保证产品质 量防止断线和堆线，必须对每台塑料线卷取机构进行恒张力控制.带钢质量的优劣主要 由板厚和板形来衡量，而板形和板厚在很大程度上取决于张力控制，因此适当的带钢张 力是保证轧制过程正常进行的条件和提高轧制产品质量的关键。 产业化的高精度张力控 制器，采用复合张力控制方案，即先根据间力控制算法确定所需的电流，同时考虑各种 补偿使间接控制尽可能准确，然后利用直接张力控制进行微调。对于卷取张力，还采用 了前馈控制、增益调度自

6、适应等一系列先进控制技术，实现了冷连轧过程中所有张力的 高精度控制，为取得良好的板形和板厚控制效果提供了有力保障。 现代电脑张力控制器采用微电脑和自动控制技术，与老式产品相比具有控制精度 高，速度快，调试、操作方便等一系列优点。可广泛用于印刷、纺织、化工等行业，实 现纸张、纺织品、塑料薄膜等卷状物在卷绕过程中，保持张力恒定，从而大大减少人工 干预，并使产品质量显著提高。采用大规模集成电路设计，脉宽调制电压输出，全数字 式控制，PID 算法，控制精度高，力矩输出无死区，用户设置方便，自动记忆存储数据。 最大的优点是配合张力传感器实现全自动闭环控制，控制精度高；运行过程中给定张力 和实际张力实时显示；人机界面友好，操作简便，具有手动力矩输出和闭环张力自动控 制切换；恒张力控制模式和锥度张力控制模式（不需要半径传感器） ；开机、关机时的 延时启动、延时制动功能，时间可调整。在技术上处于领先水平。张力控制以模拟运放 作运算处理单元，以 LED 数码管显示设定张力、实时张力、输出电流，电流输出单元采 用了开关型稳流电源。整个系统结构简单、损耗低、可靠性高。此外张力控制系