直流伺服电机控制128_PLC_电子电气

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PLC: 直流伺服电机控制128
时间：2020/10/14 10:40:27  作者：  来源：  查看：0  评论：0
内容摘要： 摘    要随着微电子学的突飞猛进、微型计算机的广泛使用、国际上“四化”(数字化、智能化、网络化、微型化)产品逐渐成为主流，使得伺服控制技术获得迅猛发展。展望未来，新器件、新理论、新技术必将驱使伺服系统朝着“智能化”的方向发展，赋予...
摘    要
随着微电子学的突飞猛进、微型计算机的广泛使用、国际上“四化”(数字化、智能化、网络化、微型化)产品逐渐成为主流，使得伺服控制技术获得迅猛发展。展望未来，新器件、新理论、新技术必将驱使伺服系统朝着“智能化”的方向发展，赋予人工智能特性的伺服控制器在进几年内必将获得广泛的应用。中国已加入“WTO”，汽车行业毕竟是一个很大的市场。因此研究出高性能的自主汽车油门伺服控制系统有着很大的开发价值。
本系统主要采用MCS-51系列单片机89C51和专用运动控制芯片LM629以及驱动直流电机的芯片LMD18200来实现对汽车油门的伺服控制。
本系统利用LM629的两大功能：PID算法和对增量式光电码盘产生的功能，大大简化了运动控制系统结构的特点。再此同时还利用单片机的控制灵活、集成度高、产品种类齐全等优点，在有效的实现上述两大功能的基础上，设计出性能稳定、价格低廉、结构简洁、适用于汽车上的油门伺服控制系统。

关键词：伺服控制系统    汽车油门    直流电机    单片机
は　し　が　き
コイクロイェレクトロニスの発展とコイクロコンJn20;ューターの普及にたちがって国際の四化“数字化、智能化、网络化、微型化”がおもな製品になるより伺服製御技術は大きくに発展した。未来を見ると新しい電子部品、新しい理論、新しい技術により伺服システムは“智能化”の方向に発展して人工智能の特性を持っている伺服製御器は近いの間に必ず広氾に応用することができる。中国が“WTO”に加入したから自動車の業種がぜひ大きく市場になることができる。だから優秀性能がある自分の自動車スロットル.Jn21;ルJn19;伺服製御システムは大きいの開発価値がある
このシステムは主に採用のはMCS-51の単片機89Ｃ51と専用運動芯片LM629及び駆動直流電機芯片LMD18200実現自動車スロットル.Jn21;ルJn19;伺服システムだ。
このシステムはＬＭ629の二個功能を利用した。PID計算の方法と増量式光電码磐起こるの效能この二個功能は運動製御システムにとても簡単になる。また利用単片機の製御、集積度高い製品の種類多いなどの優れなことで、実現上の二個功能のうえに設計性能安定する、かちがやさしい、構成簡潔、自動車に適しているスロットル.Jn21;ルJn19;伺服製御システムだ。

キー.Jn11;イント語：伺服製御システム、自動車スロットル.Jn21;ルJn19;、直流電機、
単片機

第一章  绪论. 5
1．1、课题的意义... 5
1．2、国内外研究现状... 6
1．3、控制要求... 7
第二章  控制方案. 8
2．1、控制方案的确定... 8
2．2、控制系统的组成... 9
2．2．1、微机的选择... 9
2．2．2、检测装置的选择... 10
2．2．3、运动控制器的选择... 10
2．2．4、驱动控制器的选择... 11
2．2．5、外围设备... 13
2．3、系统总体方框图... 14
第三章  控制算法的研究... 15
3．1、直流伺服电机的数学模型... 15
3．2、PID控制算法... 15
3．3、仿真研究... 17
第四章  系统硬件设计. 19
4．1、电控单元（EUC）的设计... 19
4．1．1、89C51的工作特点... 19
4．1．2、89C51的引脚图及引脚功能... 19
4. 1. 3、时钟振荡器：... 23
4．1．4、89C51的最小系统... 24
4．2、位置检测器的设计... 24
4．2．1、增量式光电编码器的结构与工作原理... 25
4．2．2、增量式光电编码器的输出信号及位置测量原理... 25
4．3、运动控制单元的设计... 26
4．3．1、LM629的特点。... 26
4．3．2、LM629的引脚图及引脚功能... 26
4．3．3、LM629的系统框图... 27
4．4、驱动控制器LMD18200接口电路的设计... 29
4．4．1、主要性能... 29
4．4．2、引脚说明... 29
4．4．3、工作原理... 30
4．5、人机对话接口电路的设计... 31
4．6、控制电路设计... 31
第五章  系统软件设计. 33
5．1、主程序的设计... 33
5．2 、中断服务子程序的设计... 34
5．3、 PID控制算法程序的设计... 35
结束语    36
致    谢    37
参考文献    38
附    录    39
第一章  绪论
1．1、课题的意义
目前，汽车以深入家庭，汽车燃料消耗以及安全行驶关系到每个家庭的幸福和国家的发展。然而汽车油门系统能直接影响着这两个因素。近年来随着电力电子技术的发展和计算机在伺服控制系统中的普遍应用, 构成伺服系统的重要组成部分——伺服元件发生了巨大的变革, 并且向便于计算机控制的方向发展，单片机等元件进入汽车控制系统，汽车便有了智能化，可以让汽车更经济，更安全更可靠。
我们知道，在汽车的油门上操纵节气门开度就能控制可燃混合气的流量，改变发动机的转速和功率，以适应汽车行驶的需要。传统发动机节气门操纵机构是通过拉索（软钢丝）或者拉杆，一端连接油门踏板（加速踏板），另一端连接节气门连动板而工作。但传统的油门控制都基于人脑的判断，具有不确定性，油门开度不稳定，导致耗油过多。与传统油门相比电子油门明显的一点是用线束（导线）来代替拉索或者拉杆，在节气门那边装一只微型电动机，用电动机来驱动节气门的开度。从这里能得出不管是传统的油门控制还是电子油门的控制实质上都是一个位置伺服上的控制。
汽车油门控制原理如图1-1所示。
图1-1    汽车油门的原理图
从原理图可以看出汽车油门由发动机的油门力臂的运动通过中间的联线，对油门执行器起作用。本次设计的执行器选用的是直流电机。在这样的系统中，根据行驶阻力的变化由控制系统自动调节直流电机节气门开度，使行驶车速保持稳定。所以汽车油门伺服控制也就是对直流伺服电机的控制。
直流伺服电机控制技术的发展，是与控制器件的反之紧密相连的，功率驱动装置发展的历史就是电动机控制技术的历史，这样说并不是言过其实。世界上第一个伺服系统由美国麻省理工学院辐射实验室于1944年研制成功的，这就是火炮自动跟随目标的伺服系统。第二次世界大战期间，由于军事上的需求，先进的武器和飞机的控制系统以及加工制造武器的复杂零件的机床的功能控制系统，均提出了诸如大功率、高精度、快速响应的功能一系列高性能要求。从而促使了液压技术的发展。但是，液压系统存在漏油、维护修理不方便、对油液中的污染物比较敏感而经常发生故障等缺点。另一方面，机电伺服系统在一些重要元器件的性能上有新的突破，尤其是70年代可控的大功率半导体器件—晶闸管问世，由它组成的静止式可控整流装置无论是在运行性能还是可靠性上都开始具有明显的优势。
从当前情况看，直流电动机能在大范围内实现精密的速度和位置控制。所以要求系统性能高的场合都在广泛的使用直流伺服系统。但随着控制技术的发展，对伺服系统的性能不断提出了苛刻的要求。近年来，数字技术的飞速发展，将计算机与伺服控制系统相结合，使得计算机成为伺服系统的一个环节已成为可能。为了提高控制精度，便于与计算机连接，位置、速度等测量元件趋于数字化、集成化。
1．2、国内外研究现状

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