第十四章 微机系统设计 14.3微型计算机控制位置随动系统设计  3.1 总体控制方案设计 1、确定系统的控制任务   技术指标：稳、准、快 前向信号： 信号变换 检测元件  电流 I(U 霍尔元件  速度 速度(脉冲 光电脉冲发生器(计数器  位置 位置(脉冲 光电脉冲发生器(计数器  光电脉冲发生器 光电脉冲发生器又称增量式光电编码器，它是采用圆光栅通过光电转换将轴转角位移转换成电脉冲信号的仪器。光电脉冲发生器用发光二极管作光源，并用光电盘、光栏盘、光敏管、光整形放大电路所组成。如图5-2。光电盘和光  图5-2 增量式光电编码器 Fig.5-2 Photoelectricity coder of increment 栏盘是用玻璃材料经研磨、抛光制成，玻璃表面镀一层不透光的铬层，透光条纹用照相腐蚀法制成。光电盘上透光条纹后面安置有光敏管，构成一条信号输出通道。当主轴带动光电盘一起转动时，发光二极管所发出的红外光透射至光敏管，使光敏管接受到光线暗亮变化的信号，从而引起通过光敏管的电流发生变化，发生变化的电流信号经整形放大后，输出矩形脉冲。 2、输入输出通道及接口设计 (1)电流反馈通道 电流 电压  最大值 ＋20A 5V  最小值 －20A 0  反馈放大系数：  若A/D的位数为10位，则电流的分辨率为：  思考若需电流的分辨率为0.01A，A/D的位数为12位可不可以？  不可以。 （2）控制输出通道 8254计数器：通过改变计数值(PWM触发脉冲 （3）随动系统给定输入 上位机(串行通信(下位机（实时控制） 二、微型计算机选择 比所选A/D位数高 16位机Intel8086构成的系统： 8255（并行I/O接口）： B0-B7,C0-C7:电流反馈输入的A/D A0-A7:与上位机串行通信 8259（中断控制器）：接收定时信号产生定时中断 8254（定时/计数）：产生定时信号 8097单片机系统 硬件和软件协调工作 软件功能：P314 1初始化 2读入数据 3处理数据 4输出数据 死循环结构：图14－8 三、控制算法设计 1、电流环控制器设计 PI调节器 2、速度环控制器设计 PI调节器 3、位置环控制器设计 P调节器 注意：设计外环对内环进行简化 4、采样周期选择 采样角频率；为开环截止频率 采样周期： 汇编语言注意问题： 小数运算 符号运算：补码；带符号的运算 溢出：考虑极端情况 防止积分丢失 四、硬件设计 五、软件设计 六、系统联调 PI参数调节： 1、在线整定法或试凑法 2、采用Matlab软件，通过计算机仿真进行初步确定 14.5炉温控制系统 一、系统硬件组成  炉温控制过程：t（反馈信号）(相应数字量（经A/D）(e（偏差）(控制量u（k）（运算如PID等）(控制加热功率(控制t 二、温度控制算法 大林算法 使闭环系统为一阶惯性环节与纯滞后环节串联，滞后时间与被控对象滞后时间相同，即：   控制器：   为闭环系统时间常数。 写成差分方程：  三、系统软件组成 主程序：大林算法、显示信息及报警 T0中断：采集显示数据 T1中断：输出控制量 键盘中断：输入操作状态