單片機張力控制系統本科畢業設計(完整版)

　　

【正文】 誤差，在控制器中必須引入 “積分項 ”。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調節，對系統抗擾不利。 控制采樣 采樣一數據控制系統中，設采樣周期為 TS，采樣速率為 1/TS，采樣角頻率為 采樣周期 TS是設計者要精心選擇的重要參數，系統的性能與采樣周期的選擇有密切關系。 （ 5）從計算機精度考慮，采樣周期不宜過短。由此可見，浮點數的精度取決于尾數，尾數越長，精度越高。在實際應用中，需要有一個程序來完成把一個非規格化數變成規格化數的操作。 浮點數加、減 法處理子程序 FABP 功能：把 R6R2R3 和 R7R4R5 的兩個三字節浮點數進行相加或相減，結果存放到 R4R2R3中。 三字節浮點數轉換為雙字節整數子程序 FINT 功能：將 R0 指向的內部 RAM 中的三字節浮點數取整， 16 為的整數絕對值送 R2R3,符號存于位單元 3CH。在本課題的設計中，采用 8155 進行 I\O口的擴展。 在設計過程中，我感覺在最需要注意的是： PID控制。 我們還學會了系統地分析問題，科學地解決問題 :在剛開始畢業設計的時候，我們的工作缺乏系統和合作，一度導致進展很慢。置減法標志位 LCALL FMLD ；取操作數 LCALL FABP ；加法 RET FABP: MOV A,R6 MOV C, MOV 38H,C ；保存被加數符號 XRL A,R7 JNB ,FA1 CPL 3AH ；兩數異號，取反運算標志 FA1: MOV A,R6 MOV C, ；擴展階碼為雙符號位 MOV ,C MOV R6,A MOV A,R7 MOV C, MOV ,C MOV R7,A CLR C MOV A,R6 SUBB A,R7 JZ FA2 CLR CLR 39H JB ,FA5 CJNE R4,0,FA6 CJNE R5,0,FA6 FA2: JB 3AH,FA8 MOV A,R3 ；執行尾數加法 ADD A,R5 MOV R3,A MOV A,R2 ADDC A,R4 25 MOV R2,A JNC FA4 SETB 39H CLR C FA3:CLR LCALL FSDT FA4: CJNE R2,0,FAA CJNE R3,0,FAA MOV R4,41 RET FAA: MOV A,R6 。在設計后期我注重設計中的每一個細節，如重視我在設計中出現的每一個錯誤，如何在設計中做好工作筆記等等。 4～ 20mA 的電流信號，在數模轉換器的輸入或輸出端加上電流和電壓的轉換電路。 D觸發器有 2分頻的功能，所以 2M 的 ALE 到 512K 的 ADC0809要進行四分頻，需要兩個 D觸發器，接線圖如下： 19 圖 2－ 10 在這次設計中，我非常感謝我們的指導老師 老師，正是因為老師對我們的不倦指導才能讓我們這個團隊發現各自的優勢并對于我們的疑難問題一一悉心教誨，我們才能成功完成這個課題。 我們需要的也是 4～ 20mA 的電流控制信號，所以就需要將 DAC0832 所輸出的模擬信號轉換為 4～ 20mA 的電流 信號。 14 浮點數加法子程序 FADD 功能： R0 指向的三字節浮點數和 R1 指向的三字節浮點數相加，結果存放在 R4R2R3 中，并保持 R0R1 的內容不變。如是 0，則把尾數左移一位，階碼減 1 再循環判斷；如果是 1 則操作結束。浮點數的符號有不同的表示方法：用尾數最高位作為符號位，其中又可分為原碼或補碼；用階碼的最高位作為符號位，用原碼表示尾數。 綜合上述各因素，選擇采樣周期，應在滿足控制系統的性能要求的條件下， 盡可能地選擇低的采樣速率。 （ 1） 香農（ Shannon）采樣定理 （ Wmax被采樣信號的上限角頻率） 給出了采樣周期的上限。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節 規律相結合，組成 PD 或 PID 控制器。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等于零。比例控制是按比例系統的偏差，比例調節立即產生調節作用以減小誤差。這種算法得出控制量的全量輸出 u（ k），是控制量的絕對數值。 PID 控制流程 圖 2－ 1 PID 控制，就是取偏差的比例、積分、微分的組合控制。 模糊 PID 控制是利用當前的控制偏差和偏差，結合被控過程動態特性的變化，以及針對具體過程的實際經驗，根據一定的控制要求或目標函數，通過模糊規則推理，對PID 控制器的三個參數進行在線調整。對于一個模擬控制系統，若 用 PID 算法，可以用有源網絡或工業調節儀表就能實現。選擇什么算法施加于單片機控制系統，是每個單片機開發者必須準確回答的 問題。經 DA轉換，就輸出一個對應的電流。 DA 轉換器的內部電路構成無太大差異，一般按輸出是電流還是電壓、能否作乘法運算等進行分類。 ADC0809 的多路編碼 A，B， C 直接與 P0。 主要系統設置 A\D 轉換 計算機直接數字控制系統大多數是采樣 數據控制系統。整個系統結構簡單、損耗低、可靠性高。產業化的高精度張力控制器 ，采用復合張力控制方案，即先根據間力控制算法確定所需的電流，同時考慮各種補償使間接控制盡可能準確，然后利用直接張力控制進行微調。 微型電腦 單片機滲透到我們生活的各個領域，導彈的導航裝置飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用 2 的各種智能 IC 卡， 汽 車的安全保障系統，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制， 還有 自動控制領域 ,都不能離開單片機控制了 。本課題就是運用單片機來檢測控制張力系統， 通過角度傳感器、 A\D 轉換、 PID 控制、 D\A轉換 ,最終達到速度控制的目的。在塑料線編織袋制作行業中，每間工廠通常都有塑料線卷取機械設備，在同一臺機械設備中含有多臺塑料卷取機構，為了保證產品質量防止斷線和堆線，必須對每臺塑料線卷取機構進行恒張力控制 .帶鋼質量的優劣主要由板厚和板形來衡量，而板形和板厚在很大程度上取決于張力控制，因此適當的帶鋼張力是保證軋制過程正常進行的條件和提高軋制產品質量的關鍵。張力控制以模擬運放作運算處理單元，以 LED 數碼管顯示設定張力、實時張力、輸出 電流，電流輸出單元采用了開關型穩流電源。 設計中使用到的元件包括：角度傳感器， XTR101， DAC0832， 89S25， 8155， ADC0809，SLK。主機的頻率為12MHZ，經過兩個 D觸發器分頻后得到 ADC0809 所需的時鐘信號。在本課題的設計中，選用 DAC0832。每當主機對 0832 進行一次寫操作，把一個 8位二進制數數字量輸出到 DAC0832 的輸入數據寄存器，鎖存于 DAC 寄存器。為了設計各類控制系統，人們開發了許多控制算法。最后要考慮現實的問題。具有不依賴系統精確數學模型和控制器參數在線自動調整等特點，對系統參數變化具有較好的適應性。與模糊 PID 控制和專家 PID 控制不同，基于神經網絡的 PID 控制不是用神經網絡來整定 PID 的參數，而是用神經網絡直接作為控制器，通過訓練神經網絡的權系數間接地調整 PID 參數。算法中，為了求和，必須將系統偏差的全部過去值 e（ j）（ j=1， 2， 3， ... ， k）都存儲起來。 PID 參數的作用 比例 P 控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。積分項對誤差取關于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。此外，微分反應的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。 采樣周期的選擇受多方面因素的影響 ,主要考慮的因素分析如下。 （ 6）從系統成本上考慮，希望采樣周期越長越好。浮點數的大小，由階數來決定。在進行規格化操作時，對原碼表示的數，一般是先判斷尾數的最高數值位是 0 還是 1。 入口時， bit3AH=0 時，為加；否則為減。 乘法子程序流程圖 FABP 16 圖 2－ 7 除法程序流程圖 浮點乘法 計算積的符號 對尾數 執行定點小數乘法 階碼相加，送符號 對積規范化 返回 17 圖 2－ 8 輔助電路： 電流變換電路 智能儀表常常要以電流的方式傳輸，這是因為在長距離傳輸信號時容易引入干擾，而電流信號的傳輸，它有較強的抗干擾能力，工業上的許多儀表都是輸出電流信號，例如， DDZⅡ型儀表以 0～ 10mA 的電流作為聯絡信號， DDZ－Ⅲ為 4～ 20mA，但大多數放大器、 D/A 轉換器的輸出為電壓信號，因襲，必須經過電壓 /電流轉換電路，將電壓信號轉換成電流信號。 8155 是可編程 RAM\IO擴展接口電路，有 256 個 RAM 存儲單元，兩個 8 位口，一個 16 位口，一個 14 位定時器