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毕业设计 利用PC机实现对直流电机转速的实时控制 共47页，16639字
序 言
本次设计的课题是：利用PC机实现对直流电机转速的实时控制。设计由我和王志峰两位同学共同完成。
在本次设计中我的主要任务是完成整个PC机控制系统内部原理的分析及对整个控制系统的最终测试。那么在设计中我们必然会面临这样几个问题：PC机控制电机调整是怎样的一个控制系统？我们为什么要对这样的一个系统进行研究？这个控制系统中涉及到哪几个方面的知识？这就是我们所要讨论的问题。
我们知道，在现实生活中，我们会经常碰到直流电机的应用。当直流电机在正常工作时会因为电源电压的变化，激磁电流的变化及负载力矩的变化等一系列因素影响到电机的转速。因此我们必须通过措施来抵消或削弱这些因素对电机转速的影响。这种抵消或削弱上述因素的进程就是对转速的控制过程。
对电机转速的控制有两种方法可以来实现。一种是人工控制，另一种则是自动控制。所谓的人工控制过程，实质是“检测偏差，纠正偏差”的过程。所谓的自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控制对象或过程自动地按照预定的规律运行。但无论是人工控制还是自动控制其核心都是通过被控制量与实际测量后的反馈量进行比较的出偏差。利用偏差来对系统实现控制。
人工控制中，从偏差量到完成系统的控制这个过程是通过人为的不断调测来实现的。而自动控制中，要完成这一步则是通过计算机完成一定的算法来实现的，数字PID控制系统便是一个很好的应用。
因此，本次设计中涉及到了自动控制原理与PID控制两方面的内容。而本次课题的任务，便是实现PC机对电机的自动控制，对整个控制过程中所应用的原理及算法进行研究，对通过研究实质性的结论进行总结。
由于自身水平有限，有不妥之处，望老师和同学指正！

第1章 微机控制系统概述[2]
1 .1 引言
在模拟控制系统中，其过程控制是将被测参数，如温度压力，流量，成分，液位等，由传感器变换成统一的标准信号后输入调节器，在调节器中与给定值进行比较，再把比较出的差值经PID运算后送到执行机构，改变进给量，以达到自动调节的目的。这种系统多用电动或气动单元组合仪表DDZ或QDZ来完成。而在数字控制系统中，则是用数字调节器来代替模拟调节器。其调节过程是首先采集过程参数的信号，并通过模拟量输入通道将模拟量变成数字量，这些数字量通过计算机按一定控制算法进行运算处理，运算结果经D/A转换成模拟量后输出通道输出，并通过执行机构去控制进给量，以达到给定值。
1.2 微机控制系统
1.2.1 优点及用途
微机控制系统的快速计算，灵活多样的逻辑判断和高效的信息加工能力使自动控制进入了更高一级的领域，提高了生产过程的自动化程度，减少了人工干预，并不断地完善和满足工农业生产和国防科技日益增长的需要。微机控制系统由于具有成本低，体积小，功耗少，可靠性高和使用灵活等特点，因而广泛地应用于工农业生产，交通运输，国防建设和空间技术等各个领域。其控制对象已从单一的工厂流程扩展到企业生产过程的管理与控制。随着微机和单片机的推广使用实现信息自动化与过程控制相结合的分级分布式计算机控制，使计算机技术的水平发展到一个崭新的阶段。
计算机用于工业控制也是近年来发展非常广泛，非常活跃的领域之一。最初是采用小型计算机对生产进行控制，或者用来对模拟系统进行监视。由于小型计算机系统价格昂贵，所以多采用集中控制。随着微机的发展，计算机在这一领域的应用有了飞速发展。
现在，当你走进一个自动化的生产车间，将会看到许多的控制仪表和调节器已经为计算机所取代。计算机不断地监视整个过程，对生产中的各个参数，如温度，压力，流量，液位，转速和成分等进行采样，迅速进行复杂的数据处理，打印和显示生产工艺过程的统计数字和参数，并发出各种控制命令。用计算机对生产过程进行控制的主要优点是：
（1） 帮助操作人员选择最友工艺和最佳操作参数；
（2） 实现用传统方法难以完成的控制规律；
（3） 降低原料和能源的消耗，减少成本；
（4） 提高产品的产量和质量
1.2.2 系统的组成
微机控制系统由微机和其他工业生产对象两大部分组成，其中包括硬件和软件。硬件是指微机本身及其外部设备；软件是指管理微机的程序以及过程控制应用程序。硬件是微机控制系统的基础，软件是微机空话子系统的灵魂。微机控制系统本身是通过各种接口及外部设备与生产过程发生关系，并对生产过程处理及控制的。
1． 硬件
硬件是由主机，接口电路及外部设备组成的。由于系统的不同，组成微机系统的硬件多少也不同，一般根据控制系统的需要可任意进行扩展。现在已经生产出具有各种功能的插件板，并用标准总线连接起来，使用非常方便。如STD总线构成的各种工业控制机，即属此类。
典型的微机控制系统包括：
•主机（CPU）：它是整个控制系统的指挥部。
•接口与外部输入输出通道：它是主机与被控对象进行信息交换的纽带。
•通用外部设备：通用外部设备主要是为了扩大主机的功能而设置的，它们用来显示，打印，存储及传送数据。
•检测元件及仪表：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，广泛采用了各种检测元件及仪表，它们的主要功能是把被检测参数的非电量转换成电量，如热电偶把温度变成毫伏信号，压力变送器把压力变成电信号等等。这些信号转换成统一的微机标准电平后再送入微机。因此，检测元件精度的高低直影响微机控制系统的精度。
此外，为了控制生产过程，还需要执行机构。常用的执行机构有电动，液动和气动等控制形式，另外，还有马达和步进电机。
•操作台：操作台是人机对话的联系起来纽带。通过它人们可以向微机输入程序
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