基于单片机PID算法的电 机转速控制
06电子数控 祝小川
课题的开发背景及意义
1.开发背景
PID控制器是最早出现的控制器类型，因为其结构简单，各个控制器参数有着明显的物理意义，调整方便，所以这 类控制器很受工程技术人员的喜爱。此外，随着控制理论的发展，出现了各种分支，如专家系统、模糊逻辑、神经 网络、灰色系统理论等，它们和传统的PID控制策略相结合又派生出各种新型的PID类控制器，形成庞大的PID家族， 很多算法大大改进了传统PID控制器的性能。PID控制是最早发展起来的控制策略之一。
2.开发的意义
为进一步加深理解PID控制算法和直流电机原理，本文通过单片机系统将两者联系起来，通过硬件电路连接构成一 个完整的系统，不但对控制算法、单片机传输要求达到预期效果，而且在系统本身精度、稳定性上也有一定要求
课题完成任务
本文硬件电路通过89S51单片机来实现对直 流电机转速控制和调节。本文主要有测量 转速、显示转速、 调节转速，构成了一个 完整的系统
系统方案论证
1.方案的选择
方案一：通过电子元器件实现各个部分功能，完全代替单片机，这样设计将 耗费大，电路复杂，干扰大，误差大，在系统调试过程中难以分析。 方案二：通过AT89系列单片机来实现各个功能，这样系统变得非常简单，芯 片代替大量的元器件，大大的克服了上面的不足。从而使整个系统更具智能 化、人性化、直观化 可以看出通过分析，用AT系列单片机完成该设计，选择方案二。 技术要求： 利用单片机设计一个测量直流电机转速控制系统，并通过PID控制算法来调节 直流电机的转速。
1.直流电动机原理
直流电动机原理
三种方法 1.电枢回路串电阻调速 2.弱磁调速 3.改变电枢电压调速
PID算法的原理及参数调节方法
1.模拟PID控制器
Kp


பைடு நூலகம்
e
Ki / s
Kd s

u
y
对象
PID算法的原理及参数调节方法
2.数字PID控制算法


e

PID位 u 置算法 a
对象
y

系统方案论证
2.设计框图和方案
1.设计框图
直流电机
PID调节
传感器
单片机
键盘输入
LED显示
系统方案论证
系统各部分电路功能
传感器电路：用于测量直流电机转速脉冲。 直流电机驱动电路：用于驱动直流电机。 键盘输入电路：用于输入调节转速值。 LED显示电路：用于显示直流电机转速值和调节值
直流电机工作原理

e

PID增 u 步进 u 电机 量算法 b
对象
y
（a）位置式；（b）增量式
硬件电路设计
硬件系统电路图
硬件电路设计
电机驱动电路
系统软件设计及原理
主程序设计
系统软件设计及原理
PID算法调节程序
系统软件设计及原理
测转速程序设计
致谢
本论文是在我的导师徐存东老师的亲切关怀和悉心指导下 完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精 的工作作风，深深地感染和激励着我。在此谨向 徐老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学四年的3.16寝室 成员，桃李年华聚于一地，我们在这里共同成长璀璨开放， 你们是我大学生活中不可缺少的那一卷。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课 题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给 了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还 要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!