atmega128单片机概述-实验设计-2014本科题目2-小功率电机.pdfVIP

实 验 题 单 第二组：小功率直流伺服电机 被控对象为一个带有均质圆盘负载的直流力矩电机，其对应系统方框图如下： 第二种实验系统结构 根据前面的元部件测试及其建模要求，可以获得以下的对应参数： （1）电机传函、（2 ）电机启动电压（大于等于死区电压）、（3 ）测速机传递系数k 、 ω （4 ）电机同轴电位计传递系数、（5 ）功放箱线性工作范围、（6 ）指令转角电位计传递 系数等。 一. 设计要求 首先，需要在功放箱上确定适当的功率放大倍数 K2 。然后设计需要满足以下控制 指标： 当D/A 输出≤120mV 时，电机开始转动； 1、位置回路设计要求 在求得上述速度回路传递函数的前提下，利用极点配置方法求全状态反馈增益。选 取系统的期望极点满足： ξ ≥0.9 ，ω ≥20rad / s n （给定采样周期T=0.010s，也可以自己根据实际系统选定）。 2 、观测器设计要求 假定伺服系统转角θ可测，设计降维观测器，并假定降维观测器的观测误差衰减率 是闭环系统衰减率的 4 倍。 （1） 根据所设计得到的反馈增益及观测器方程，得到调节器D (z ) ； （2 ） 按照某种编排实现方法，编排控制器方程D (z ) 的实现算法。 （3 ） 实现控制器，在指令转角为+90 及−90 时，控制电机满足转角指令及其指标要求。 二. 实验目的： 1 (1) 熟悉硬件线路并正确连接； (2) 学会中断设置，以实现所需的采样周期； (3) 了解码制转换原理，掌握码制的转换方法 (4) 掌握串口收发数据方法 (5) 掌握实时控制系统的组成； (6) 掌握实时控制软件的编制及调试方法。 三．实验内容 1． 编制调通微机和单片机之间的串口通信软件（包括收发数据转换子程序）； 2 ． 编制调试数字控制软件； 3 ． 编制调试码制转换子程序，将采样数据转换为计算时采用的码制，将计算码制 数据转换为 D/A 输出所需的码制。 4 ． 将上面的控制程序和码制转换子程序加入到采样系统程序中。采样选用双极性 A/D （-10V~+10V ），输出采用双极性D/A （-10V~+10V ）。 5 ． 根据设计结果正确选择及其连接控制放大箱上相应的放大器和电阻，构成闭环 实时控制回路，进行闭环回路的控制验证。 四．实验电路及连线 被控对象为包括速度回路的直流力矩电机，数字控制器由单片机实现，A/D 和 D/A 作为信号变换装置，构成闭环实时控制回路。微机与单片机串口连接，接收并保存控制 过程的状态响应数据，并实时绘制状态响应曲线。 第二种实验系统结构连接图 五．实验要求 1． 功能要求： （1） 将采样数据的高8 位（最好是 10 位）通过串口送微机显示并保留在所设定的 文件中，以便绘图及事后分析用。 2 （2 ） 保证系统进入稳态，即进入5%的误差带。 （3 ） 由于采样周期比较小，显示没有余辉无法肉眼看出。但为了保证定时器工作 的正确性，可以先将定时器设得比较大，采用一位数码管显示采样次数0~F， 测试定时正常后再恢复正常的定时。 （4 ） 利用模拟板上的多选择开关设置工作模态（可进行系统的闭环控制）和其他 模态（保证 D/A 输出为零，进行被控对象状态回零等辅助工作）。 2 ． 利用指令电位计产生期望角度信号，通过一路 A/D 将指令阶跃信号输入。 3 ． 画出系统实现结构图、程序流程图，打印程序（只打印自己编制的程序部分）； 4 ． 比较实时控制与数字仿真