有较大的超调，因此产生振荡，破坏系统的稳定性。增大积分常数，会有利于减少超调，减少振荡，使系统更稳定但系统静态误差的消除将随之减慢。增大微分常数，也可以加快系统的响应，使超调量减少，稳定性增加但系统的抗干扰能力降低。在考虑了以上参数对控制过程的影响后，凑试时，可按先比例后积分再微分的顺序反复调试参数。具体步骤如下首先只调节比例部分，将比例系数由小变大，并观察系统所对应的响应，知道得到响应快，超调量小的响应曲线为止。如果这时系统的静态误差已在允许范围内，并且达到衰减度的响应曲线最大超衰减到时，已进入允许的静态误差范围，那么只需用比例环节即可，比例系数可由此确定。如果在比例调节的基础上，系统的静态误差还达不到设计要求，则必须加入积分环节。积分常数在凑试时，先给个较大值，并将上步调整时获得的比例系数略微减少例如取原值的，然后逐渐减少积分常数进行凑试，并根据所获得的响应曲线进步调试比例系数值和积分常数值，直到消除静态误差，并且保持良好的动态性能为止。如果使用比例积分环节虽然消除了静态误差，但系统的动态性能仍不能令人满意，这时可加入微分环节。在凑试时，可先给个很小的微分常数，以后逐渐增大，同时响应地改变比例系数和积分常数，知道获得满意的效果为止。直流电机的特性及调速方式绝大多数的电动机都须作连续的旋转运动的电磁力形成种方向不变的转矩，才能构成电动机。为对固定的磁极般是电磁铁，也可以是永久磁铁，两磁极间装着个可以转动的铁质圆柱体，圆柱体的表面上固定着个线圈。当线圈中通入直流电流时，线圈边上受到电磁力，根据左手定则确定力的方向，这对电磁力形成了作用于电枢的个电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向。若电枢转动，线圈两边的位置互换，而线圈中通过的还是直流电流，则所产生的电磁转矩的方向却变为顺时针方向了，因此电枢受到种方向交变的电磁转矩。这种交变的电磁转矩只能使电枢来回摇摆，而不能使电枢连续转动。显然，要使电枢受到个方向不变的电磁转矩，关键在于，当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换，即进行所谓换向。为此指导教师单片机直流电机控制器设计摘要本论文介绍了基于单片机的小功率直流电机控制系统。该系统主要功能为设定直流电机的转速和转向，通过光电开关对电机测速，将测得的转速值反馈给单片机，单片机经运算后输出信号控制电机运转。实际测试结果表明该系统的转速误差范围小圈分，调整时间短，转速设定方便快捷，显示直观清楚。本文还对此系统的性能指标进行了分析。关键词直流电机前言由于单片机具有体积小集成度高运算速度快运行可靠应用灵活价格低廉以及面向控制等特点，因此在工业控制数据采集智能仪器仪表智能化设备和各种家用电器等领域得到广泛的应用，而且发展非常迅猛。随着单片机应用技术水平不断提高，目前单片机的应用领域已经遍及几乎所有的领域。现在国内外工业上对电机的调速基本已经不再使用模拟调速，而采用数字调速系统，而数字调速系统大部分都是用单片机来进行控制，数字调速系统具有控制精确度高，非常稳定，受环境影响小，效率高等优点，所以在国内外的使用越来越广泛。与交流电动机相比，直流电机结构复杂成本高运行维护困难，但是直流电机具有良好的调速性能较大的启动转矩和过载能力强等许多优点，因此在许多行业仍大量应用。近年来，直流电动机的机构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制，简称已成为直流电机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高低速运行稳定动态性能良好效率高等优点，更重要的是这种控速方式很容易在单片机控制系统中实现，因此具有很好的发展前景。有关技术简介控制脉冲宽度调制，简称脉宽调制，是种最初用语无线电通信的信号调制技术，后来在控制领域中比如电机调速也得到了很好的应用，于是形成了独特的控制技术。控制是利用途广泛使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数，和即可。在很多情况下，并不定需要全部三个单元，可以取其中的到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。是周期性地控制操作。假定控制器的执行频率足够高，以使系统得到真确控制。误差信号是通过将被控参数的期望设定值减去该参数的实际测量值来获得的。误差的符号表明控制输入所需的变化方向。项比例由误差信号乘以个增益因子形成，使控制响应为误差幅值的函数。当误差信号增大时，控制器的项将变大以提供更大的校正量。二项积分对全部误差信号进行连续积分。因此，小的静态误差随时间累计为个较大的误差值。累计误差信号乘以个增益因子即成为控制器的输出项。三项微分项输入是计算前次误差值与当前误差值的差来获得的。该误差乘以个项增益因子即成为输出项。系统误差变化的越快，控制器的项将产生更大的控制输出。控制具有以下优点应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样就可控制了。参数较易整定。也就是，参数，和可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，参数就可以重新整定。调节中参数的选择方法在数字控制中，如果采样周期选得比较小，则控制参数和可按模拟控制器中的方法来选择。在对电动机控制中，首先要求系统是稳定的，在给定值变化时，被控量应能迅速平稳地跟踪，超调量要小。在各种干扰下，被控量应能保持在给定值附近。另外，控制变量不宜过大，以避免系统过载。显然，上述要求要都满足是很困难的，因此，必须根据具体的实际情况，抓主要方面，兼顾其他方面。在选择控制器参数前，应首先确定控制器结构。对于电动机控制系统，般常用或控制器接口，以保证被控系统的稳定，并尽可能清楚静态误差。参数的选择有两种可用方法理论设计法和试验确定发。理论设计法确定控制参数的前提，是要有被控对象准确的数学模型，着在电动机控制中往往很难做到。因此，用下列试验确定法来选择控制参数，就成为目前经常采用的，并且是行之有效的方法。凑试法凑试法是通过模拟或闭环运行系统，来观察系统的响应曲线，然后根据各控制参数对系统响应的微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的种非常有效的技术，广泛应用在从测量通信到功率控制与变换的许多领域中。简而言之，是种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对个具体模拟信号的电平进行编码。信号仍然是数字的，因为在给定的任何适合，满幅值的直流供电要么完全有，要么完全无。电压或电流源是以种通或断的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的，通的时候即是直流供电被加到负载上去，断的时候即是供电被断开。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用进行编码。采样控制理论中有个重要结论冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替所需要的波形。按定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在世纪年代以前直未能实现。知道进入世纪年代，随着全控型电力电子器件的出现及其迅速发展，控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论非线性系统控制思想的应用，控制技术获得了空前的发展。到目前为止，已出现了多种控制技术。般情况下，调节脉宽调制信号的脉宽有两种方法，种方法是采用模拟电路中的调制方法，另种方法是使用脉冲计数法。对于般电机控制，采用第种方法在控制电压变化时滤波的实现存在较大的困难，这主要是因为滤波频率较低滤波精度要求高和滤波电路的参数不易调整。因此，本设计采用由单片机控制实现的脉冲计数法。调节当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分测量比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。比例积分微分控制器作为最早实用化的控制器已有多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。控制器由比例单元积分单元和微分单元组成。它由于用外部中断允许位脉冲宽度此外，为了稳定测得的转速值，在程序中加了个取平均值的函数,这段函数的意思就是，将测得的连续个不为零的脉冲宽度取平均值，以消除偶然的不稳定因素，使转速显示更加稳定。调节程序调节计算公式如下要输出的数据增量设定值和实测值的差值上次的值的差值比例系数本程序中设积分系数本程序中设由于在本电机调速系统中，仅使用调节便足以达到理想的精度和超调量，所以就毋须再加上微分项。关于参数的选择，在第章里已经有了详细的说明，就是按照先比例，再积分的顺序进行凑试。而本程序中的和值，也是经过反复的凑试之后所得到的结果凑试的经过就是先将项设成，然后将设为，如果系统稳定，就按每次往上加，结果表明，在的时候，调速系统失控，电机直保持全速运转，所以为了使调节速度达到最大，就将设为，但是此时系统非常不稳定，速度值直在转上下跳动，于是将设成，系统马上稳定下来，再按每次的差值往下减，经过多次尝试，得出为最佳积分值。此时，系统处于最佳运行状态，实验中表现为电机原来速度为，当设置为转时，可以在秒之内迅速上升并稳定于，而超调量也仅为转分，出现在第次上升的时候，下来之后便趋于稳定了。程序如下参数测试及性能分析系统参数测试轮盘直径，缺口宽度，缺口所在直径为，缺口所在周长为，和缺口宽度比例为，那么轮盘转圈所