数字伺服系统程序设计(附件)【字数：10196】
摘 要随着数字信号和应用技术的不断发展，直流伺服系统领域逐步得到应用。设计以单片机AT89S52为核心处理控制器，同时使用运动芯片LM629对电机的运行进行监控。在实现直流伺服电机转速方面，采用脉冲宽度调制技术进行调速。利用PID的MATLAB仿真，求出最佳值。论文介绍了数字信号处理器在结构和功能的特点完成了系统的硬件和软件设计，并进行系统调试。
目 录
第一章 绪论 1
1.1伺服系统背景 1
1.2伺服系统概述 1
1.3伺服系统发展现状与趋势 2
第二章 直流电机简介与设计 3
2.1直流伺服电机的结构与分类 3
2.2直流伺服电机的工作原理 3
2.3直流伺服电机的特点 4
2.4直流伺服电机的脉冲宽度调制技术控制原理 4
第三章 模糊控制的基本原理 6
3.1模糊控制的起源与发展 6
3.2模糊控制的重要概念 6
3.3模糊关系及其模糊推理 6
3.4 模糊控制结构图 7
第四章 直流伺服电机的PID控制器模糊算法的设计 9
4.1 参数自整定模糊PID控制系统结构 9
4.2 PID三个基本参数KP、KI、KD对PID控制作用与影响 10
4.3 控制过程对参数KP、KI、KD的取值要求 10
4.4 直流伺服电机的PID控制器模糊算法的设计 11
4.4.1 确定PID自适应模糊控制器的输入和输出量 11
4.4.2 确定各变量的论域和隶属度 11
4.4.3 模糊自适应PID控制 13
4.4.4 模糊自适应PID控制设计 13
第五章 直流伺服系统的硬件设计 16
5.1 直流伺服控制系统硬件的组成 16
5.2 主控单元模块 16
5.2.1运动处理芯片LM629简介 16
5.2.3电机的驱动模块 19
5.2.4过流保护模块 20
5.2.5速度反馈模块 20
5.2.6速度检测 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
第六章 直流伺服系统的软件设计 21
6.1控制系统AT89S52程序 21
6.1.1主程序 21
6.2.2中断程序 22
结束语 23
致 谢 24
第一章 绪论
1.1伺服系统背景
在信号与信息处理领域，数字信号已经成为新兴的热门学科。随着计算机和科学技术的快速发展，数字伺服系统已经在许多领域内得到了迅速发展，伺服系统最早出现在20世纪初，到二十世纪中期，伺服系统的实践与理论基本成熟化，并且的到了广泛的应用。伺服系统最初应用到船舶的自动驾驶、火炮的控制和指挥仪中，之后逐渐推广到很多领域，特别是应用到车床、天线控制、导弹以及飞船的制导。
我国对伺服系统的研究远不如发达国家，国内的交流伺服系统性能都不够完善，在我国的许多工业应用场合，直流伺服系统普遍存在，我国的直流伺服系统发展还不够成熟，交流伺服系统还不能完全取代直流伺服系统。目前的直流伺服系统主要采用的是PID控制，由于PID控制1、成熟可靠2、相比两位式控制，控制精度大大提高3、算法成熟，资源丰富而且广泛的应用于电机控制，PID控制主要适用于数字模型精确描述的控制系统。直流伺服电机的变量少、无耦合，使用PID控制能够基本满足直流伺服电机。
随着技术的广泛运用以及电子技术的飞速发展，直流伺服电机控制技术得到了显著的发展。目前，使用大功率的PWM晶体管控制的永磁式直流伺服电机驱动装置是高精度伺服控制领域应用最为广泛的驱动形式。随着工业化的飞速发展，对于伺服系统的要求越来越高，伺服系统的发展趋势分为以下几个方面：（1）全数字化（2）高度集成化（3）智能化（4）网络化 。总而言之，随着微电子的突飞猛进、微计算机的广泛应用，使得伺服控制技术获得迅速发展。
1.2伺服系统概述
数字伺服系统主要有硬件和软件部分构成。硬件结构上主要包括：CPU控制器、常规外围设备、输入输出通道（A/D、D/A、DI、DO、继电器触点等）/功率放大装置、检测装置、执行机构、操作平台、负载。软件包括：操作系统、应用程序（监控程序、控制程序、公共应用程序）、数据库。
伺服系统又称随动系统，伺服系统用来精确的跟随获反复出现某个过程的反馈控制系统。伺服系统按照驱动元件可分为三大类1.机电伺服系统2.液压伺服系统3.气动伺服系统。最基本的伺服系统主要包括电机、反馈元件和伺服驱动器。采用伺服系统主要是为了1、以小功率的指令信号取控制大功率负载2、在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动。3、使输出机械精确地跟踪电信号。
1.3伺服系统发展现状与趋势
国外情况：从1831年法拉第第一次发现电磁感应现象，为今后的直流伺服系统奠定了基础，经过70年的发展，直流伺服电机才趋于成熟化。国外相比于我国的直流伺服系统相对成熟。目前国外的伺服系统趋向无人化和规模化生产，对于设备有高度的要求主要包括高速度、高精度、高效率。
国内情况：我国的伺服系统产品市场相对国外发展较晚。发展过程经历了三个阶段：第一阶段在最早70年代，主要运用于军事上、国防科技等高端行业。第二阶段在2005年后，随着工业的发展，我国工业水平不断提升。我国的伺服品牌开始诞生，产品得到了初步的市场认可。第三阶段在2010 年后，主要运用于现在的机床机械等领域。伺服系统时我国的工业自动化的重要组成部分，伺服系统时实现精确定位、精准运动的必要途径。在我国的伺服系统行业现状与发展前景研究报告显示，伺服系统从液压到气动再到电气的过程，最为广泛的时电气伺服系统。
目 录
第一章 绪论 1
1.1伺服系统背景 1
1.2伺服系统概述 1
1.3伺服系统发展现状与趋势 2
第二章 直流电机简介与设计 3
2.1直流伺服电机的结构与分类 3
2.2直流伺服电机的工作原理 3
2.3直流伺服电机的特点 4
2.4直流伺服电机的脉冲宽度调制技术控制原理 4
第三章 模糊控制的基本原理 6
3.1模糊控制的起源与发展 6
3.2模糊控制的重要概念 6
3.3模糊关系及其模糊推理 6
3.4 模糊控制结构图 7
第四章 直流伺服电机的PID控制器模糊算法的设计 9
4.1 参数自整定模糊PID控制系统结构 9
4.2 PID三个基本参数KP、KI、KD对PID控制作用与影响 10
4.3 控制过程对参数KP、KI、KD的取值要求 10
4.4 直流伺服电机的PID控制器模糊算法的设计 11
4.4.1 确定PID自适应模糊控制器的输入和输出量 11
4.4.2 确定各变量的论域和隶属度 11
4.4.3 模糊自适应PID控制 13
4.4.4 模糊自适应PID控制设计 13
第五章 直流伺服系统的硬件设计 16
5.1 直流伺服控制系统硬件的组成 16
5.2 主控单元模块 16
5.2.1运动处理芯片LM629简介 16
5.2.3电机的驱动模块 19
5.2.4过流保护模块 20
5.2.5速度反馈模块 20
5.2.6速度检测 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
第六章 直流伺服系统的软件设计 21
6.1控制系统AT89S52程序 21
6.1.1主程序 21
6.2.2中断程序 22
结束语 23
致 谢 24
第一章 绪论
1.1伺服系统背景
在信号与信息处理领域，数字信号已经成为新兴的热门学科。随着计算机和科学技术的快速发展，数字伺服系统已经在许多领域内得到了迅速发展，伺服系统最早出现在20世纪初，到二十世纪中期，伺服系统的实践与理论基本成熟化，并且的到了广泛的应用。伺服系统最初应用到船舶的自动驾驶、火炮的控制和指挥仪中，之后逐渐推广到很多领域，特别是应用到车床、天线控制、导弹以及飞船的制导。
我国对伺服系统的研究远不如发达国家，国内的交流伺服系统性能都不够完善，在我国的许多工业应用场合，直流伺服系统普遍存在，我国的直流伺服系统发展还不够成熟，交流伺服系统还不能完全取代直流伺服系统。目前的直流伺服系统主要采用的是PID控制，由于PID控制1、成熟可靠2、相比两位式控制，控制精度大大提高3、算法成熟，资源丰富而且广泛的应用于电机控制，PID控制主要适用于数字模型精确描述的控制系统。直流伺服电机的变量少、无耦合，使用PID控制能够基本满足直流伺服电机。
随着技术的广泛运用以及电子技术的飞速发展，直流伺服电机控制技术得到了显著的发展。目前，使用大功率的PWM晶体管控制的永磁式直流伺服电机驱动装置是高精度伺服控制领域应用最为广泛的驱动形式。随着工业化的飞速发展，对于伺服系统的要求越来越高，伺服系统的发展趋势分为以下几个方面：（1）全数字化（2）高度集成化（3）智能化（4）网络化 。总而言之，随着微电子的突飞猛进、微计算机的广泛应用，使得伺服控制技术获得迅速发展。
1.2伺服系统概述
数字伺服系统主要有硬件和软件部分构成。硬件结构上主要包括：CPU控制器、常规外围设备、输入输出通道（A/D、D/A、DI、DO、继电器触点等）/功率放大装置、检测装置、执行机构、操作平台、负载。软件包括：操作系统、应用程序（监控程序、控制程序、公共应用程序）、数据库。
伺服系统又称随动系统，伺服系统用来精确的跟随获反复出现某个过程的反馈控制系统。伺服系统按照驱动元件可分为三大类1.机电伺服系统2.液压伺服系统3.气动伺服系统。最基本的伺服系统主要包括电机、反馈元件和伺服驱动器。采用伺服系统主要是为了1、以小功率的指令信号取控制大功率负载2、在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动。3、使输出机械精确地跟踪电信号。
1.3伺服系统发展现状与趋势
国外情况：从1831年法拉第第一次发现电磁感应现象，为今后的直流伺服系统奠定了基础，经过70年的发展，直流伺服电机才趋于成熟化。国外相比于我国的直流伺服系统相对成熟。目前国外的伺服系统趋向无人化和规模化生产，对于设备有高度的要求主要包括高速度、高精度、高效率。
国内情况：我国的伺服系统产品市场相对国外发展较晚。发展过程经历了三个阶段：第一阶段在最早70年代，主要运用于军事上、国防科技等高端行业。第二阶段在2005年后，随着工业的发展，我国工业水平不断提升。我国的伺服品牌开始诞生，产品得到了初步的市场认可。第三阶段在2010 年后，主要运用于现在的机床机械等领域。伺服系统时我国的工业自动化的重要组成部分，伺服系统时实现精确定位、精准运动的必要途径。在我国的伺服系统行业现状与发展前景研究报告显示，伺服系统从液压到气动再到电气的过程，最为广泛的时电气伺服系统。
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