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基于51單片機的直流電機pid閉環調速系統(已修改)

2025-11-17 09:48 本頁面

　

【正文】基于 51單片機的直流電機 PID閉環調速系統：原理：利用光電編碼器作為轉速的反饋元件，設電機轉一周光電編碼器發送 N 個 PWM 波形，利用測周法測量電機轉速。具體實現：將定時器 0設置在計數模式，用來統計一定的時間 T內接受到的脈沖個數 M 個，而定時器 0置在計時模式，用來計時 T時間。則如果 T時間接受到 M個 PWM 波形，而電機轉一圈發出 N個 PWM 波形，則根據測周法原理，電機的實際的轉速為： real_speed=M/（ N*T），單位轉 /秒。若將定時器1置在計數模式，則 PWM 波形應該由 P3^3腳輸入。代碼實現： //定時器 0初始化，用來定時 10ms void Init_Timer0(void) { TMOD |= 0x01。 //使用模式 1， 16位定時器，且工作在計時模式 TH0=(6553610000)/256。 //定時 10ms TL0=(6553610000)%6。 EA=1。 //總中斷打開 ET0=1。 //定時器中斷打開 TR0=1。 //定時器開關打開 } // 計數器 1初始化，用來統計定時器 1計時 250ms 內 PWM 波形個數 void Init_Timer1(void) { TMOD |= 0x50。 //使用計數模式 1， 16位計數器模式 TH1=0x00。 //給定初值，由 0往上計數 TL1=0x00。 EA=1。 //總中斷打開 ET1=1。 //定時器中斷打開 TR1=1。 //定時器開關打開 } //定時器 0的中斷服務子函數，主要完成脈沖個數的讀取，實際轉速的計算和 PID控制以及控制結 //果輸出等工作 void Timer0_isr(void) interrupt 1 { unsigned char count。 TH0=(6553610000)/256。 //重新賦值 10ms TL0=(6553610000)%6。 count++。 if (count==25) //如果達到 250ms，則計算一次轉速并進行一次控制運算 { count=0。//清零以便于定時下一個 250ms TR1=0。//關閉定時器 1，統計脈沖個數 real_speed=(256*TH1+TL1)*4/N。//250ms內脈沖個數并由此計算轉速 TH1=0x00。 //計數器 1清零，重新開始計數 TL1=0x00。 TR1=1。 OUT=contr_PID()。//進入 PID控制， PID控制子函數代碼在后面給出 write_add(0x40,OUT)。//進行 DA 轉換，將數字量轉換為模擬量，后面會介紹到 } } 控制： PID 的基本原理在這里不作具體講解，這里主要給出 PID 算法的實現，通過調節結構體中比例常數（ Proportion）、積分常數（ Integral）、微分常數（ Derivative）使得轉速控制達到想要的精度。試湊法：注意這里參數調節采用實驗湊試法，試湊法也有其規律，下面做出講解：實驗湊試法是通過閉環運行或模擬，觀察系統的輸出結果，然后根據各參數對系統的影響，反復湊試參數，直至出現滿意的響應，從而確定 PID 控制參數。實驗湊試法的整定步驟為先比例，再積分，最后微分。（ 1）整定比例控制將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應，直至得到反應快、超調小的響應曲線。（ 2）整定積分環節若在比例控制下穩態誤差不能滿足要求，需加入積分控制。先將步驟（ 1）中選擇的比例系數減小為原來的 50～ 80％，再將積分時間置一個較大值，觀測響應曲線。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應調整比例系數，反復試湊至得到較滿意的響應，確定比例和積分的參數。（ 3）整定微分環節若經過步驟（ 2）， PI 控制只能消除穩態誤差，而動態過程不能令人滿意，則應加入微分控制，構成 PID 控制。先置微分時間 TD=0，逐漸加大 TD，同時相應地改變比例系數和積分時間，反復試湊至獲得滿意的控制效果和 PID 控制

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