基于51單片機的交流伺服電機轉速控制系統研究

3．1 按鍵預置子程序
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)。當用戶(hù)確定其輸入時(shí)可按鍵SET，程序便根據輸入的值確定伺服電機工作時(shí)的給定轉速，最后，將設定值存人對應的變量中，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
電機每轉動(dòng)1圈，單片機就中斷1次。通過(guò)檢測兩次中斷的時(shí)間間隔，即通過(guò)定時(shí)器的計數，就可以算出電機轉速。為了實(shí)現轉速檢測需將轉速中斷配置為最高中斷優(yōu)先級INTO。中斷計數的程序框圖如圖6所示。
3．3 轉速的PID控制算法
作為模糊控制和PID控制相結合的產(chǎn)物，模糊自適應PID控制除具有調速范圍寬，調節速度快和不要求掌握受控對象的精確數學(xué)模型等優(yōu)點(diǎn)外，還具備結構簡(jiǎn)單、容易實(shí)現的特點(diǎn)。根據直線(xiàn)電機位置運動(dòng)規律，模糊自適應PID控制的基本思想是：當誤差大時(shí)，需加大誤差控制作用的權重，以快速消除誤差，提高系統響應速度；當誤差小時(shí)，需加大誤差變化量控制作用的權重，以避免超調使系統盡快進(jìn)入穩態(tài)。根據上述規律，可設計模糊自適應PID控制系統的模糊推理規則表。表1給出KP的模糊調整規則實(shí)例。其中，e(k)和△e(k)分別為位置誤差及其變化量。模糊推理規則形式為：

模糊自適應PID控制的原理如圖7所示。

模糊PID的參數調整值為：

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

在實(shí)現了電機轉速的實(shí)時(shí)檢測之后，就可以采用閉環(huán)控制來(lái)調節電機的轉速。轉速的控制框圖如圖8所示。其計算如式(2)所示：
式中：Nr為由按鍵設定的轉速；N為實(shí)際的轉速輸出值。PI控制器由STC89C52RC單片機通過(guò)編程實(shí)現實(shí)際轉速與設定轉速之間的控制偏差△N。

4 結 語(yǔ)
該系統研究以單片機作為控制器，對非標準交流伺服電機進(jìn)行控制，有效利用單片機內部資源以及詳細了解相應電機運動(dòng)控制系統的運行特性，在生產(chǎn)調速電機的配套裝置實(shí)際應用中，降低了系統的成本，提高了系統的性能。