基于51單片機(jī)的交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)研究

3．1 按鍵預(yù)置子程序
面板上有3個(gè)鍵與該子程序相關(guān)，它們是SET，MOVE和UP，其功能分別是：SET用來(lái)確定設(shè)定位，共有4位，包括個(gè)位、十位、百位和千位；MOVE用來(lái)選擇那一位；UP控制被控位的增加，每次增加，在0～9之間循環(huán)。當(dāng)用戶確定其輸入時(shí)可按鍵SET，程序便根據(jù)輸入的值確定伺服電機(jī)工作時(shí)的給定轉(zhuǎn)速，最后，將設(shè)定值存人對(duì)應(yīng)的變量中，按鍵子程序流程如圖5所示。

3．2 定時(shí)中斷服務(wù)子程序
電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，單片機(jī)就中斷1次。通過(guò)檢測(cè)兩次中斷的時(shí)間間隔，即通過(guò)定時(shí)器的計(jì)數(shù)，就可以算出電機(jī)轉(zhuǎn)速。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速檢測(cè)需將轉(zhuǎn)速中斷配置為最高中斷優(yōu)先級(jí)INTO。中斷計(jì)數(shù)的程序框圖如圖6所示。
3．3 轉(zhuǎn)速的PID控制算法
作為模糊控制和PID控制相結(jié)合的產(chǎn)物，模糊自適應(yīng)PID控制除具有調(diào)速范圍寬，調(diào)節(jié)速度快和不要求掌握受控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型等優(yōu)點(diǎn)外，還具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。根據(jù)直線電機(jī)位置運(yùn)動(dòng)規(guī)律，模糊自適應(yīng)PID控制的基本思想是：當(dāng)誤差大時(shí)，需加大誤差控制作用的權(quán)重，以快速消除誤差，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；當(dāng)誤差小時(shí)，需加大誤差變化量控制作用的權(quán)重，以避免超調(diào)使系統(tǒng)盡快進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。根據(jù)上述規(guī)律，可設(shè)計(jì)模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)的模糊推理規(guī)則表。表1給出KP的模糊調(diào)整規(guī)則實(shí)例。其中，e(k)和△e(k)分別為位置誤差及其變化量。模糊推理規(guī)則形式為：

模糊自適應(yīng)PID控制的原理如圖7所示。

模糊PID的參數(shù)調(diào)整值為：

式中：j為規(guī)則條件語(yǔ)句的條數(shù)，j=1，2，…，n；ukxy(Cx)為各規(guī)則語(yǔ)句中Kx的隸屬度；Cx為參數(shù)x所取得的模糊子集模糊論域的中心值。

在實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)檢測(cè)之后，就可以采用閉環(huán)控制來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速的控制框圖如圖8所示。其計(jì)算如式(2)所示：
式中：Nr為由按鍵設(shè)定的轉(zhuǎn)速；N為實(shí)際的轉(zhuǎn)速輸出值。PI控制器由STC89C52RC單片機(jī)通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速之間的控制偏差△N。

4 結(jié) 語(yǔ)
該系統(tǒng)研究以單片機(jī)作為控制器，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)交流伺服電機(jī)進(jìn)行控制，有效利用單片機(jī)內(nèi)部資源以及詳細(xì)了解相應(yīng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行特性，在生產(chǎn)調(diào)速電機(jī)的配套裝置實(shí)際應(yīng)用中，降低了系統(tǒng)的成本，提高了系統(tǒng)的性能。