微型计算机控制技术6微型计算机控制系统设计.pptVIP

4.控制输出通道 控制输出通道由 8254 计数器的两个计数通道#0计数器和#1计数器构成。 5.伺服系统给定输入通道 伺服系统给定输入方式比较简单的有拨码开关、模拟旋钮和脉冲发生器等。给定输入通道由上位微型计算机、电平转换电路 MC1488 、MC1489 和串行通信接口电路组成。 二、微型计算机选择 Intel8086 微处理器构成全数字式三环直流伺服系统的控制方案，其原 理框图如图所示： 我们选用 8097 单片机，它是MCS-96 系列的一种型号，根据 8097 单片机德 特点，可设计原理框图如下图随时的全数字式三环直流伺服系统控制方案。 （一）变 T 法速度检测 高速脉冲输入单元（HIS）是MCS-96 系列单片机中很有特点的内部硬件资源。 HIS单元的结构如图所示： HIS 可以产生三种中断形式： ①保持寄存器装入数据 ； ②FIFO有六个事件数据信息； ③HSI0。 （二）硬件与软件的功能分配 系统软件的主要任务有： 1)系统初始化，系统初始化包括设定堆栈指针，给主程序标志寄存器送 初始状态值，对电流调节器、速度调节器、位置调节器设定初始状态值和参 数，给A／D转换器、HSI、SIO、8254等硬件送控制字，确定它们的工作方 式和初始工作参数。 2)对电流反馈、速度反馈、位置反馈采样，包括读A／D的转换结果， 读HSI事件的时间值和状态值，并按堆栈方式存储，读计数器T2、8254的#2 计数通道的计数值，为下一采样周期的循环工作重新预置。 3)对电流反馈、速度反馈、位置反馈的原始数据进行数据处理，获得相 应的数字式反馈标定量。 4)完成电流、速度、位置的控制规律运算，并对输出分别作限幅处理。 5)读串行口的数据，且按先进先出(FIFO)方式存储。 6)接收上位微型计算机发送来的指令，并解释、分解和执行指令 7)按指令要求，采集系统运行的有关信息和系统参数，并通过串行通信反馈到上位微型计算机中进行显示和信息存储。 （三）系统的软件结构以及分时控制的时序安排 为了便于程序的编写、阅读、调试和修改，将系统控制程序的任务按功 能分类，归结为十一个更能程序模块，并对各功能模块的工作方式作了一个 安排。 三、控制算法设计 数字控制器可以用直接数字的设计方法，也可以用模拟调节规律数字化 的设计方法。由于直流传动系统的模拟调节规律设计方法比较成熟，应用方便，在这里我们有后一种方法来设计电流环、速度环和位置环的数字控制器。 （一）电流环控制器设计 将电流环按典型I型系统校正，电流调节器应为 PI 调节器，电流调节器的传递函数为： 电流环的简化动态 结构图如图所示： （二）速度环控制器设计 将转速环校正成典型Ⅱ型系统，转速调节器也是 PI调节器，设其传递函 数为 则速度环的简化动态结构图如图所示： 当速度环截止频率 时，电流环的等效传递函数近似为 速度环的开环截止角频率 ，选取速度角频率 ，得速度环采样周期 ； 位置环的开环截止频率 ，选取位置环的采样 角频率 ，得位置环的采样周期 。 （三）位置环控制器设计 结构图如图所示： 系统电流环的开环截止角频率 ，选取电流环的采样角频率 ，得电流环采样期 ； （五）控制算式和运算流程图 在用汇编语言编制控制算法程序时，需要特别注意如下几个问题： 1.小数运算 2.符号运算 3.溢出 4.积分丢失 四、硬件设计 构成本系统的硬件电路可以在单片机开发装置应用板的基础上扩充，也 可以自行设计一块印刷电路板。硬件系统能够运行的基础，硬件设计不合理，可靠性差，系统将无法运行。 五、软件设计 （一）系统初始化程序模块 （二）主程序模块 （三）位置采样及数据处理程序模块 如图所示是位置采样及数据处 理程序模块的流程图：