计算机控制系统课程设计--直流伺服电机控制系统
目录 1引
言 .............................................................................................................................. 2 2单片机控制系统硬件组
成 .............................................................................................. 2
2.1微控制
器 ............................................................................................................. 2
2.2电机驱动芯
片 ...................................................................................................... 3
2.3按键输入和显示模
块 ............................................................................................ 4
2.3.1按键输
入........................................................................................................... 4
2.3.2显示模
块.................................................................................................... 4
2.4直流伺服电动
机 ................................................................................................... 4 3.单片机控制系统软件设
计 .............................................................................................. 4
3.1主程
序 ................................................................................................................. 5
3.2键盘处理子程
序 ................................................................................................... 6 4.控制系统原理图及仿
真 .................................................................................................. 6
4.1控制系统方框
图 ................................................................................................... 6
4.2控制系统电路原理
图 ............................................................................................ 7 5.Simulink组件对直流伺服控制系统的仿
真 ...................................................................... 7
5.1直流伺服电机数学模
型 ........................................................................................ 7
5.2系统Simulink模型及时域特性仿
真 ...................................................................... 8
5.2.1 Simulink建模及仿
真................................................................................... 8
5.2.2单位负反馈系统Simulink建模及仿
真 ......................................................... 9
5.3 PID校
正 ............................................................................................................ 10
5.3.1 PID参数的凑试法确
定 ............................................................................. 10
5.3.2比例控制器校
正 ........................................................................................11
5.3.3比例积分控制器校
正 ................................................................................ 13
5.3.4 PID控制器校
正........................................................................................ 15 5(小
结 .....................................................................
.................................................... 18 引用文
献........................................................................................................................ 18
直流伺服电机控制系统 1引言
本设计的直流伺服电机控制系统是一个随动控制系统。以STM32核心板为控制器，通过按键将设定值输入到单片机，采用超声波传感器采集小车前方物体的距离，单片机对设定值与测量距离求差后输出控制信号，双BTN7971大电流H桥驱动伺服电机工作，进而控制电机向着减小差值的方向转动。同时单片机处理的数字信号通过LCD来显示，实时显示超声波传感器的测量值。
另外本设计还利用了MATLAB软件，利用Simulink构造直流电机控制系统模型，通过对各个单元部件的参数进行设定，进而对直流伺服电机系统控制进行仿真，就其仿真结果对系统进行时域分析。
2单片机控制系统硬件组成
本系统是由一片单片机、矩阵式键盘、超声波模块HC-SR04、显示模块和一辆带有直流伺服电机的车模组成，另外通过Altinum Designer软件进行电路设计。 2.1微控制器
STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列:STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品。
以下是STM32系列的内部结构图: 2
直流伺服电机控制系统
2.2电机驱动芯片
模块上的EN端为H桥的使能端，需要外接5V电压，EN不可悬空，当EN都为高电平时电机驱动模块开始工作，EN端为低电平时，电机驱动停止工作。
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