在需要对系统进行调节控制时,PID控制是调节器最常用的控制方式,PID控制系统原理图如下图所示,图中可看出该控制为典型的闭环控制,系统由PID调节器、执行器和控制对象组成,通过调节器的PID控制可以使被控对象达到相应控制要求。
图4.3 PID控制系统原理框图 外部中断
+r(t)-微 分e(t)积 分+比 例+u(t)执行机构对象c(t)外部中断主要是对霍尔传感器检测到的脉冲输入进行计数,然后送到定时器中断中进行进一步处理。它与定时器中断的工作原理都为当中断发出请求的时候,正在执行主程序的单片机CPU响应中断,中断完成后重新返回主程序中。
外部中断流程图如3.5所示:
count0计数加1 入口
返回 图3.5外部中断0流程图
定时器中断
定时器T0为每隔一秒对采集到的脉冲处理,最后计算成每分钟的速度;同时定时器0还对PWM控制进行计算,实现PWM占空比的调节。
通过定时器计算实时速度的流程图如3.3所示,通过定时器完成PWM控制调节流程图如3.4所示:
9
入 定时器 计数 是否N Y 采集脉冲,计 计数值清0,采集脉 返回
图3.3定时器T0程序流程图
入定时器计数 N计数值 图 10 五、 调试及性能分析 调试步骤 根据所设计的硬件电路图,焊接好电路。软件调试时采用keil51编程软件,程序的调试是分模块调试,一个一个模块调试无误后组合起来,按照以下五个步骤进行调试: (1)编译程序,并进行设置令其生成HEX文件 (2)启动STC-ISP,打开程序编译生成的HEX文件 (3)程序下载到单片机 (4)下载成功 (5)按照要求对所有功能一一演示 如果发现有与程序设计预想不一样的,仔细的检查程序。按照程序的流程在脑袋里模拟程序运行的情况。如果发现不了问题,就一个版块一个版块的运行,暂时屏蔽其他版块。 本次调节过程中PID控制转速模块花的时间比较多。主要是初次接触PID算法,虽然在张老师指导下少走了不少弯路,但是把这个思想应用到程序却花了我们不少时间。液晶显示模块,我们放弃了前几次试验中的代码,对其进行了优化,使得代码更简单,显示也更为稳定。 性能分析 设计结果的显示界面有两个:一个是启动时的欢迎界面,显示设计名称及个人相关信息;另一个是工作界面,显示内容包括实时速度、设置速度、占空比、PID控制参量。这里可以通按键的选择修改各个参量。其主要功能如下: 1) 通过MODE键修改模式,模式1为电机正反转控制;模式2为转速设定;模式3、 4、5分别为PID的设定;模式的改变通过数码管的显示来指示模式的切换 2) 模式1的时候,通过UP和DN键设置电机的正反转,并由Led灯的亮灭指示灯电 机转动情况 3) 模式2的时候,通过UP和DN键设置电机的转动速度,修改范围为1500-3000 11 4) 模式3的时候,通过UP和DN键修改参数P,修改范围为0-9 5) 模式4的时候,通过UP和DN键修改参数I,修改范围为0-9 6) 模式5的时候,通过UP和DN键修改参数D,修改范围为0-9 12