通過c8051f310單片機(jī)對(duì)三相異步電機(jī)進(jìn)行控制,主要介紹了三相電機(jī)控制器和鍵盤輸入顯示電路的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的閉環(huán)控制。在電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)中,采用PID控制算法,闡述了對(duì)電機(jī)速度的控制。該系統(tǒng)具有成本低、控制方便的特點(diǎn)

　　三相異步電機(jī)由于價(jià)格便宜,使用方便,作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中是比較普遍。所以越來越多的設(shè)備使用三相電機(jī)來作為控制輸出。在過程控制中,不可避免會(huì)遇到各種干擾,如果采用開環(huán)控制,輸出會(huì)受到影響,不能很好的跟隨輸入。采用閉環(huán)控制,一旦有干擾產(chǎn)生,系統(tǒng)具有一定的抗擾動(dòng)能力。本文介紹了一種三相電機(jī)的閉環(huán)控制方法,采用了c8051f310單片機(jī)。單片機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,目前得到了廣泛的應(yīng)用。該控制系統(tǒng)中,具有鍵盤輸入、信號(hào)采集、控制輸出、顯示等各個(gè)功能。本文對(duì)控制器的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。

　　1整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)是由鍵盤輸入、速度信號(hào)反饋、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)輸出、LED狀態(tài)顯示等幾部分組成,本文著重介紹電機(jī)控制器,LED顯示狀態(tài)部分。

　　2電機(jī)速度控制器

　　2.1控制器的硬件

　　本文研究的速度控制系統(tǒng)由以單片機(jī)為核心的速度控制器、三相異步交流電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋等構(gòu)成。速度控制系統(tǒng)的控制框圖如圖1所示。速度控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)控制采用了PID控制算法。

　　2.2 PID控制器的軟件實(shí)現(xiàn)

　　單神經(jīng)元控制器是通過對(duì)加權(quán)系數(shù)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自組織功能,權(quán)系數(shù)的調(diào)整可按有監(jiān)督Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則實(shí)現(xiàn)的?？刂扑惴皩W(xué)習(xí)算法為:

　,分別為積分,比例,微分的學(xué)習(xí)速率,為神經(jīng)元的比例系數(shù),0,表示單神經(jīng)元的權(quán)值。對(duì)積分I、比例P、微分D分別采用了不同的學(xué)習(xí)速率,,,以便對(duì)不同的權(quán)系數(shù)分別進(jìn)行調(diào)整。值的選擇非常重要。越大,則快速性越好,但超調(diào)量大,甚至可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定。當(dāng)被控對(duì)象時(shí)延增大時(shí),值必須減少,以保證系統(tǒng)穩(wěn)定。值選擇過小,會(huì)使系統(tǒng)的快速性變差。在大量的實(shí)際應(yīng)用中,通過實(shí)踐表明,PID參數(shù)的在線學(xué)習(xí)修正主要與和有關(guān)?；诖丝蓪紊窠?jīng)元自適應(yīng)PID控制算法中的加權(quán)系數(shù)學(xué)習(xí)修正部分進(jìn)行修改,即將其中的改為+,改進(jìn)后的算法如下:

　　式中,。采用上述改進(jìn)算法后,權(quán)系數(shù)的在線修正就不完全是根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)原理,而是參考實(shí)際經(jīng)驗(yàn)制定的。

　　利用測(cè)速發(fā)電機(jī)對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行反饋給單片機(jī),測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓是0-5V,而c8051f310單片機(jī)的電壓范圍是2.7-3.6V。因此,通過分壓,使電壓達(dá)到單片機(jī)的信號(hào)輸入要求,再在單片機(jī)中通過算法實(shí)現(xiàn)。

　　2.3算法在C8051F310上的實(shí)現(xiàn)

　　整個(gè)數(shù)據(jù)的處理在定時(shí)器T2觸發(fā)的中斷中執(zhí)行,其過程為:讀AD寄存器數(shù)據(jù),軟件濾波,轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電壓值,運(yùn)行PID算法得出輸出控制電壓,將控制電壓送至D/A寄存器,將PID參數(shù)和運(yùn)行速度送到液晶顯示,運(yùn)行單神經(jīng)元PID算法得出下個(gè)周期的PID參數(shù)。

　　3系統(tǒng)的輸入和輸出顯示

　　鍵盤和顯示是一個(gè)系統(tǒng)重要的組成部分,通過鍵盤可以方便設(shè)置某些功能,如加速減速,啟動(dòng)停止等。顯示,可以實(shí)時(shí)看到某些功能的運(yùn)行情況。

　　本系統(tǒng)采用HD7279鍵盤顯示模塊。HD7279是一片具有串行接口的,可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管的獨(dú)立智能顯示驅(qū)動(dòng)芯。該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣。單片即可完成顯示鍵盤接口的全部功能。HD7279內(nèi)部含有譯碼器可直接接受BCD碼或16進(jìn)制碼,并同時(shí)具有種譯碼方式。此外還具有多種控制指令,如消隱閃爍、左移、右移、段尋址等。HD7279具有片選信號(hào),可方便地實(shí)現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口.

　　4光耦隔離電路

　　利用光耦組成的光電隔離電路將控制器與外部的驅(qū)動(dòng)電路隔離開來,使得外部電路的變化不至于影響或者損壞控制系統(tǒng),從而提高系統(tǒng)的可靠性,增強(qiáng)抗干擾能力。輸入信號(hào)提供一定的電流時(shí),光耦才會(huì)輸出放大的數(shù)字電平。光耦連接時(shí)注意信號(hào)正負(fù)邏輯。光隔離器的輸入、輸出端地線必須互相隔開,并且輸入、輸出端兩個(gè)電源必須單獨(dú)供電,如果使用同一電源,外部干擾信號(hào)可能通過電源串到系統(tǒng)中來。

　　5結(jié)語

　　本設(shè)計(jì)以控制電機(jī)為目的,采用自整定PID算法,設(shè)計(jì)了以C8051F310單片機(jī)為核心的速度控制器。實(shí)驗(yàn)證明,該控制器能實(shí)時(shí)、有效地控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),使用PID算法能快速的校正系統(tǒng)的參數(shù),達(dá)到了較好的控制效果。
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