內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）PAGEPAGEIV內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）PAGEI畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它

基于AT90CAN128單片機(jī)的高爐燒結(jié)配料控制部分的研究摘要燒結(jié)生產(chǎn)作為高爐煉鐵順利進(jìn)行的前提,在冶金生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。配料是燒結(jié)的重要工藝環(huán)節(jié)之一,為了達(dá)到降低燒結(jié)礦成本,提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的目的,提高配料系統(tǒng)的管理和控制水平成為首要問題。本文詳細(xì)地闡述了燒結(jié)配料計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成。由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成集散控制系統(tǒng)。現(xiàn)在,這一配料過程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，較好地改變了配料系統(tǒng)的控制質(zhì)量,收到了滿意的使用效果。電子皮帶秤是一種智能化的數(shù)字式動(dòng)態(tài)稱重顯示儀，由秤量框架、稱重傳感器、測(cè)速傳感器和顯示儀表等四大部件組成。其基本原理是物料重量通過稱量框架傳遞給稱重傳感器，變化為毫伏級(jí)電信號(hào)，再與測(cè)速傳感器的皮帶速度脈沖信號(hào)一起由顯示智能儀表處理后進(jìn)行累加顯示。關(guān)鍵詞：高爐燒結(jié)配料；降低燒結(jié)礦成本；提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和品質(zhì)；集散控制系統(tǒng)；重量配料PAGE46PAGE1BasedonsinteringblastfurnaceAT90CAN128ingredientsMCUcontrolpartofthestudyAbstractSinteringblastfurnaceproductionasaprerequisiteforthesmoothconductofthemetallurgicalproductionplaysanimportantrole.Batchingprocessisanimportantaspectofsinteringofthesinterinordertoachievelowercostsandimprovethequalityofsinteringofmineralandthepurposeofproportioningsystemtoimprovethemanagementandcontrolissuesbecomeapriority.Inthispaper,thesinteringdetailtheingredientsofthecompositionofthecomputercontrolsystem.Bytheupperandlowerbodyintoadistributedcontrolsystem.Now,theingredientsofcomputerprocesscontrolsystemhasbeenrunningatthescene,changedtheingredientstobettercontrolquality,hasreceivedsatisfactoryresults.ElectronicbeltscaleisakindofintelligentdigitaldisplayinstrumentWIM,byweighingtheframework,weighingsensor,Speedsensoranddisplayinstruments,suchasthefourmajorcomponents.Thebasicprincipleisthattheweightofmaterialsdeliveredtotheframeworkadoptedbyweighingweighingsensor,millivolt-levelsignalchange,andthenwiththegunbeltspeedsensorwithpulsesignalprocessingbythedisplayafterthesmartmeterdisplaycumulative.Keywords:blastfurnacesinteringingredients；reducethecostofsinteringore；andmineralstoimprovesinterquality；distributedcontrolsystem；theweightofingredients目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第一章引言 11.1研究背景 11.2研究題目 21.3研究重點(diǎn) 31.4研究系統(tǒng)的配料自動(dòng)控制 4第二章整體方案設(shè)計(jì) 62.1高爐燒結(jié)配料系統(tǒng)的組成 62.2高爐燒結(jié)配料系統(tǒng)的工作方式 62.3高爐燒結(jié)配料系統(tǒng)各部分功能 72.3.1稱重皮帶秤及控制儀表功能 72.3.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分 82.3.3變頻控制部分 9第三章硬件設(shè)計(jì) 103.1單片機(jī)AT90CAN128 103.1.1單片機(jī)AT90CAN128的結(jié)構(gòu) 103.1.2AT90CAN128的部分引腳介紹 103.1.3AT90CAN128的特點(diǎn) 123.2PWM的介紹 133.2.1PWM的作用 133.2.2PWM的原理 133.2.3參數(shù)變化和濾波電路的形成 153.3濾波電路 183.3.1濾波電路的分類 183.3.2電容濾波電路的作用 193.4電壓轉(zhuǎn)電流電路 203.4.1前置放大級(jí) 213.4.2電壓電流轉(zhuǎn)換級(jí)（V/I－轉(zhuǎn)換） 21第四章軟件設(shè)計(jì) 224.1PID控制 224.1.1PID控制的概述 224.1.2PID控制的特點(diǎn) 244.1.3PID控制的優(yōu)點(diǎn) 264.1.4PID參數(shù)的調(diào)整原則 264.1.5模擬PID控制算法控制算法 274.1.6PID算法的程序流程 274.1.7增強(qiáng)型PID的簡(jiǎn)易流程圖如下圖所示： 294.1.8克服積分飽和的方法 304.1.9對(duì)控制量的限制 314.2整體的軟件流程圖 314.3CAN總線技術(shù) 32總結(jié) 34參考文獻(xiàn) 35附錄A設(shè)計(jì)原理圖 36附錄B模塊設(shè)計(jì)圖 37附錄C程序 38致謝 45第一章引言1.1研究背景燒結(jié)生產(chǎn)作為高爐煉鐵順利進(jìn)行的前提，在冶金生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。配料是燒結(jié)的重要工藝環(huán)節(jié)之一，為了達(dá)到降低燒結(jié)礦成本，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的目的，提高配料系統(tǒng)的管理和控制水平成為首要問題。本文詳細(xì)地闡述了燒結(jié)配料計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。每一配料系統(tǒng)都配有一臺(tái)上位機(jī)(工業(yè)控制機(jī)IPC2610)和一臺(tái)下位機(jī)(PLC25/30)，通過數(shù)據(jù)公路DH+相連,由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成集散控制系統(tǒng)。每臺(tái)上位機(jī)都共享2臺(tái)下位機(jī)的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備,增加了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。現(xiàn)在,這一配料過程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，較好地改變了配料系統(tǒng)的控制質(zhì)量，收到了滿意的使用效果。在冶金生產(chǎn)中，燒結(jié)生產(chǎn)是第1道重要的生產(chǎn)工序，是冶金產(chǎn)品(鐵、鋼、線材、型材等)的基礎(chǔ)。首先，它將冶煉過程所需的各種原料按理化特性經(jīng)過定量自動(dòng)配料，加水混合造球，然后均勻地鋪到燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上，經(jīng)過點(diǎn)火爐燃燒和主抽風(fēng)機(jī)的負(fù)壓鍛燒，送入帶冷機(jī)，最后經(jīng)破碎、篩分、整粒，生產(chǎn)出合格的燒結(jié)礦送入高爐熔煉成鐵。其中，燒結(jié)配料生產(chǎn)是高爐原料生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其工藝過程是根據(jù)燒結(jié)和高爐生產(chǎn)的要求，將各種不同的含鐵原料、熔劑和燃料按照一定的比例進(jìn)行配料，以確保后道工序生產(chǎn)出化學(xué)成分和物理性能都符合生產(chǎn)要求的優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。燒結(jié)自動(dòng)控制是檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與燒結(jié)工藝相結(jié)合的產(chǎn)物。它的應(yīng)用主要有2個(gè)目的：一是操作的穩(wěn)定性容易生產(chǎn)化學(xué)成分穩(wěn)定、粒度均勻和強(qiáng)度較好的燒結(jié)礦作為高爐的原料；二是過程的最佳化能最大限度地降低生產(chǎn)成本乃至整個(gè)煉廠的生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著燒結(jié)設(shè)備的大型化和高爐對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量要求的提高，燒結(jié)過程計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的作用和成效更為顯著，燒結(jié)自動(dòng)控制水平已成為衡量燒結(jié)工藝水平的一個(gè)重要指標(biāo)。目前國內(nèi)常用的配料方法有兩種，即容積配料法和重量配料法。容積配料法是利用物料的堆比重，通過給料設(shè)備對(duì)物料容積進(jìn)行控制，達(dá)到配加料所要求的添加比例的一種方法。此法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。其缺點(diǎn)是物料的堆比重受物料水分、成分、粒度等影響。所以，盡管閘門開口大小不變，若上述性質(zhì)改變時(shí)，其給料量往往不同，造成配料誤差。重量配料法是按照物料重量進(jìn)行配料的一種方法，該法是借助于電子皮帶稱和定量給料自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料的。優(yōu)點(diǎn)是：重量配料比容積配料更加精確，特別是對(duì)添加數(shù)量較少的原料，這一點(diǎn)更明顯。除這兩種配料法外，化學(xué)成分配料是一種目前最為理想的配料方法，它采用先進(jìn)的在線檢測(cè)技術(shù)，隨時(shí)測(cè)出原料混合料成分并輸入微機(jī)進(jìn)行分析、判斷、調(diào)整，使燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)固在高水平。國外對(duì)這種方法也處于開發(fā)階段，我國的寶鋼、首鋼已具備開發(fā)這種水平的條件。我所用的設(shè)計(jì)題目是通過重量來配料的。工藝要求是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù),也是控制系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的最終目標(biāo)。配料系統(tǒng)的工藝流程就是把各種鐵礦石、熔劑、燃料按一定的比例進(jìn)行混合,成為滿足要求的混合料。為了使混合料不僅具有一定的化學(xué)成分,而且具有一定化學(xué)成分的穩(wěn)定性和良好的透氣性,要求物料流量的測(cè)量精度高,給料倉的物料下料量控制準(zhǔn)確。1.2研究題目燒結(jié)控制的目的就是通過調(diào)整原料參數(shù)、操作參數(shù)和設(shè)備參數(shù),使?fàn)顟B(tài)參數(shù)和指標(biāo)參數(shù)達(dá)到最優(yōu)。在本配料控制系統(tǒng)中,對(duì)每一種物料都進(jìn)行單獨(dú)的PID調(diào)節(jié)。以便達(dá)到較好的控制功能。設(shè)定流量根據(jù)各物料的配比計(jì)算得出，通過測(cè)速電機(jī)測(cè)得各定量皮帶電機(jī)和稱量皮帶電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過荷重傳感器檢測(cè)物料重量，根據(jù)速度信號(hào)和重量信號(hào)計(jì)算實(shí)際物料流量，由PID調(diào)節(jié)的輸出控制變頻器改變其輸出頻率，從而改變圓盤電機(jī)和定量皮帶電機(jī)的轉(zhuǎn)速,以此來控制物料流量使其達(dá)到設(shè)定值。近年來,國內(nèi)新建燒結(jié)機(jī)的配料方法均采用重量配料法，重量配料就是按原料的重量來配料，采用電子皮帶秤對(duì)物料進(jìn)行連續(xù)計(jì)量，通過調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)或皮帶的速度來實(shí)現(xiàn)定量給料，重量配料易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料,配料精度較高。燒結(jié)配料系統(tǒng)種往往由多個(gè)單圓盤給配料系統(tǒng)和工業(yè)計(jì)算機(jī)等組成，下圖1.1為單個(gè)圓盤給配料系統(tǒng)。磁電式速磁電式速度傳感器應(yīng)變式稱重傳感器雙杠桿多(雙)組托輥稱量框架放大整形線性放大高速A/D自動(dòng)調(diào)零LED累計(jì)顯示微處理機(jī)智能單元瞬時(shí)量顯示物料圖1.1電子皮帶秤工作原理方框圖1.3研究重點(diǎn)

本圓盤給配料系統(tǒng)由檢測(cè)回饋、給定信號(hào)、比較運(yùn)算與轉(zhuǎn)化、變頻器、圓盤給料機(jī)等部分組成。圓盤給配料系統(tǒng)中給料量主要由圓盤給料機(jī)圓盤轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，且給料量與圓盤轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。圓盤給料機(jī)轉(zhuǎn)速是由變頻器控制。流料檢測(cè)由核子稱信號(hào)與主皮帶信號(hào)換算得出作為本圓盤給配料系統(tǒng)的回饋信號(hào)，累計(jì)流量Q=K*T*∑G,（K為比例系數(shù)，T為皮帶速度，G為瞬時(shí)流量）。根據(jù)每一采樣時(shí)刻的瞬時(shí)流量計(jì)算出采樣時(shí)刻前一段時(shí)間（10S左右）的平均流量，并將其與上位機(jī)流量給定值比較并對(duì)偏差進(jìn)行PID運(yùn)算得到控制量，最后經(jīng)D/A模塊轉(zhuǎn)換為4~20mA信號(hào)作為變頻器速度信號(hào)去控制圓盤轉(zhuǎn)速最終達(dá)到控制物料流量目的。我所涉及到的是給料系統(tǒng)的控制部分的設(shè)計(jì)。所以PID也是我設(shè)計(jì)部分的主要內(nèi)容。燒結(jié)廠處理的原料種類繁多，必須根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)過程的要求和燒結(jié)質(zhì)量的要求進(jìn)行精確的配料。本文針對(duì)實(shí)際需要，將PID算法運(yùn)用于對(duì)配料的控制中，并詳細(xì)介紹燒結(jié)系統(tǒng)運(yùn)用AT90CAN128來實(shí)現(xiàn)配料系統(tǒng)的PID控制的過程。實(shí)踐證明,該取得了很好的控制效果,適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用。燒結(jié)用的新原料有混勻礦、熔劑、生石灰等，將這些新原料和冷返礦、燃料按照所要求的配比進(jìn)行自動(dòng)給料的過程稱為配料系統(tǒng)的自動(dòng)控制。操作人員在畫面上輸入“設(shè)定干配比”，設(shè)定干配比使用前必須進(jìn)行人工確認(rèn)，再通過合理性檢查得到“采用干配比”后才能進(jìn)行濕配比的計(jì)算。根據(jù)采用干配比和采用水分率經(jīng)計(jì)算求出各種原料的濕配比，再根據(jù)混合料槽料位之需要，確定總的配料量，求出每臺(tái)配料秤排料量的設(shè)定值。由于貯礦槽空間位置的不同，則設(shè)定值必須經(jīng)過延時(shí)處理，使各種原料的實(shí)際干配比在總配料量發(fā)生變化或槽變更時(shí)保持一致。1.4研究系統(tǒng)的配料自動(dòng)控制配料系統(tǒng)的各種計(jì)算、延遲設(shè)定及跟蹤等功能由PLC完成;配料秤二次儀表對(duì)排料量設(shè)定值和測(cè)量值進(jìn)行PI運(yùn)算，并將控制輸出信號(hào)通過通訊方式送給變頻器完成死循環(huán)控制。其控制算法15“，]設(shè)計(jì)如圖1.2所示，其中m，c，r;為原料干配比，h為原料水分率，Wts砰乍忿為綜合輸送量，t為延遲時(shí)間，Di為配料設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。圖1.2配料控制算法設(shè)計(jì)圖第二章整體方案設(shè)計(jì)2.1高爐燒結(jié)配料系統(tǒng)的組成燒結(jié)機(jī)的配料采用13個(gè)定量圓盤給料機(jī)和電子皮帶秤定量給料，為提高皮帶配料秤的計(jì)量精度和配料系統(tǒng)給料精度，所有給料機(jī)的皮帶配料秤均采用變頻調(diào)速的方式進(jìn)行控制。該自動(dòng)稱重配料控制由下列五大部分：電子皮帶稱、稱重控制儀表、變頻控制柜、監(jiān)控計(jì)算機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)操作箱部分。圖2.1高爐燒結(jié)配料系統(tǒng)的組成配料自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)燒結(jié)用的原料如混勻礦、燃料、熔劑白云石、生石灰、冷返礦按照工藝要求的配比進(jìn)行自動(dòng)給料，能夠判斷下料堵料和失控故障、變頻器故障，并報(bào)警。2.2高爐燒結(jié)配料系統(tǒng)的工作方式高爐燒結(jié)配料系統(tǒng)檢修和工作方式有二種：手動(dòng)檢修方式：即通過現(xiàn)場(chǎng)操作箱選擇開關(guān)及按鈕控制變頻器以點(diǎn)動(dòng)頻率驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正反向運(yùn)行速度；工作方式有二種：第一種是儀表自動(dòng)給料；即通過稱重控制儀表鍵盤，任意給定所需給料量，并通過給料量大小變化自動(dòng)調(diào)整變頻器頻率(電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度)；第二種是上位機(jī)自動(dòng)給料，給料設(shè)定就可由上位機(jī)畫面來完成。正常工作在上位機(jī)自動(dòng)給料，受計(jì)算機(jī)控制。檢修或調(diào)試時(shí)在“檢修”狀態(tài)，可以單機(jī)運(yùn)行。2.3高爐燒結(jié)配料系統(tǒng)各部分功能2.3.1稱重皮帶秤及控制儀表功能要確保燒結(jié)配料成分的穩(wěn)定，圓盤給料機(jī)和螺旋的流量控制是關(guān)鍵。通過圓盤給料機(jī)和料倉給料器與集料皮帶機(jī)之間安裝調(diào)試好的電子配料皮帶秤稱量檢測(cè)，以及配料皮帶測(cè)速編碼器(傳感器)測(cè)量皮帶運(yùn)輸原料速度的檢測(cè)，稱重儀表采集測(cè)量皮帶秤上每單位長度的載荷值q(kg/m)以及皮帶在同一時(shí)刻的運(yùn)行速度v(m/s)，且兩者相乘得到物料的瞬時(shí)流量q×v(kg/s)。只要保證q(t)×V(t)的乘積不變，就可以保證物料流量的恒定。即隨皮帶上物料重量的變化控制皮帶運(yùn)行速度做出相應(yīng)的調(diào)整，就可以保證物料流量的恒定。在本系統(tǒng)中圓盤給料機(jī)的速度是恒定不可調(diào)的，所以控制流量的恒定只能調(diào)節(jié)皮帶上物料重量，而重量的改變又只能通過改變變頻器的頻率，以改變皮帶秤的速度。流量恒定控制原理圖2.2所示，每一個(gè)稱重控制都是一個(gè)“小死循環(huán)”控制系統(tǒng)。稱重儀表檢測(cè)并運(yùn)算q(t)×V(t)的乘積與流量設(shè)定值（上位機(jī)給定或儀表鍵盤給定）進(jìn)行比較，然后進(jìn)行PID運(yùn)算,，得出相應(yīng)的輸出頻率信號(hào)到變頻器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制流量大小的要求。圖2.2流量恒定控制原理圖實(shí)現(xiàn)流量恒定的控制。儀表控制部分采用模塊控制方式,電子秤與儀表控制模塊之間的信號(hào)傳輸采用差分頻率信號(hào)傳輸技術(shù),具有極強(qiáng)的抗干擾能力和遠(yuǎn)傳能力,從而保證了系統(tǒng)信道的可靠性和準(zhǔn)確性,在回饋控制上采用新型的人工智能PID調(diào)節(jié)算法,無振蕩,無超調(diào)。儀表控制部分與監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用CAN總線通信方式，信號(hào)傳輸?shù)目焖賹?shí)時(shí)性更高、抗干擾更強(qiáng)、可靠性更高，保證配料精度和穩(wěn)定性。配料秤有補(bǔ)償功能，即皮帶本身影響自動(dòng)補(bǔ)償功能。能在配料秤正常生產(chǎn)運(yùn)行過程中，連續(xù)不斷地測(cè)量皮帶本身實(shí)際重量的變化(如物料局部粘結(jié)等造成的皮帶皮重的變化，天長日久磨損程度不同導(dǎo)致的皮帶薄厚不均，以及張力不勻等所產(chǎn)生的對(duì)稱重傳感器的外部影響)，并隨時(shí)進(jìn)行精確補(bǔ)償，因而其動(dòng)態(tài)測(cè)量精度要比一般設(shè)備廠家的配料秤動(dòng)態(tài)測(cè)量精度高。2.3.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控部分該計(jì)算機(jī)采用品牌機(jī)作為控制計(jì)算機(jī),系統(tǒng)軟件是在Win2000操作平臺(tái)下,用組態(tài)王（或VB6.0）開發(fā)研制的通用應(yīng)用程序，整個(gè)程序兼顧鼠標(biāo)和鍵盤操作。各種操作接口、數(shù)據(jù)顯示及打印管理,用戶可方便進(jìn)行各種資料的修改操作,運(yùn)行數(shù)據(jù)的圖形顯示及打印各種報(bào)表。工藝流程動(dòng)畫顯示美觀大方,友好的操作接口，簡(jiǎn)單易學(xué),其功能如下：顯示功能1)該系統(tǒng)能顯示整個(gè)配料工藝及流程畫面;2)顯示各設(shè)備瞬時(shí)運(yùn)行情況;3)顯示各臺(tái)秤的給定流量、實(shí)際流量、下料累計(jì)量，顯示各種原料的瞬間下料量、總流量及總累計(jì)量。4)具有系統(tǒng)報(bào)警功能。操作及控制功能該系統(tǒng)利用操作提示菜單方便、簡(jiǎn)單，快速引導(dǎo)進(jìn)行系統(tǒng)操作。其功能如下:1)能實(shí)現(xiàn)變頻器的遠(yuǎn)程操作(啟停、手自動(dòng)轉(zhuǎn)換、單動(dòng))；2)能快速修改各臺(tái)電子秤的計(jì)量參數(shù)及換倉后各物料吸收系數(shù)的變更設(shè)置;3)修改配料系統(tǒng)的控制參數(shù);4)根據(jù)工藝要求，可隨時(shí)、方便的選定、修改、更換配比和配料總流量;5)當(dāng)物料水分含量發(fā)生變化時(shí),可方便的變更水分組和手動(dòng)輸入各物料的水分變化量。6)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，可對(duì)打印時(shí)間間隔、報(bào)警時(shí)間進(jìn)行設(shè)置;報(bào)警功能1)當(dāng)系統(tǒng)各測(cè)量單元出現(xiàn)故障時(shí),工藝流程主畫面將以警示色提醒用戶,按下相關(guān)鍵后,可由CRT顯示故障代碼;2)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)空倉或園盤給料機(jī)堵料而無法下料時(shí),工藝流程畫面報(bào)警提醒用戶及時(shí)處理。2.3.3變頻控制部分皮帶電機(jī)采用流量死循環(huán)變頻調(diào)速方式，保證配料精度和穩(wěn)定性，節(jié)電效果顯著。將每臺(tái)變頻器集中在變頻電控制柜中。正常工作時(shí)，稱重儀表PID的輸出控制變頻器的輸出頻率，檢修調(diào)試時(shí)，按鈕點(diǎn)動(dòng)控制變頻器的輸出頻率?，F(xiàn)場(chǎng)操作箱調(diào)試或現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)，通過現(xiàn)場(chǎng)操作箱實(shí)現(xiàn)單機(jī)的正反運(yùn)行。第三章硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)AT90CAN1283.1.1單片機(jī)AT90CAN128的結(jié)構(gòu)單片機(jī)AT90CAN128的結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示圖3.1AT90CAN128結(jié)構(gòu)圖3.1.2AT90CAN128的部分引腳介紹本次試驗(yàn)主要是以PWM口為主，所以，我主要介紹一下PB口的相關(guān)作用，主要是PB7-PB0的作用。如表3.1所示：表3.1部分引腳的菜單引腳名第二功能PB7OC2（T/C2的比較匹配輸出和PWM輸出口）OC1C（T/C1的比較匹配輸出和PWM-C輸出口）PB6OC1B（T/C1的比較匹配輸出和PWM-B輸出口）PB5OC1A（T/C1的比較匹配輸出和PWM-A輸出口）PB4OC0（T/C0的比較匹配輸出和PWM輸出口）PB3MISO(SPI總線主輸入口/從輸出口)PB2MOSI（SPI總線主輸出口/從輸入口）PB1SCK(SPI總線時(shí)鐘)PB0SS(SPI總線主從選擇)埠B，位7——OC2/OC1COC2比較輸出：PB7腳作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的比較輸出。該引腳必須被配置成輸出（DDB7=1），才能作為該功能使用。OC2引腳同時(shí)也能作為PWM模式輸出。OC1C比較C輸出：PB7引腳還能作為定時(shí)器/比較器1比較C的輸出。該引腳必須被配置成輸出（DDB7=1），才能作為該功能使用。同時(shí)OC1C也能作為PWM模式下的輸出使用。埠B，位6——OC1B比較B輸出：PB6引腳可以作為定時(shí)器/比較器1的比較B輸出。該引腳必須被配置成輸出（DDB5=1），才能作為該第二功能使用。OC1B引腳同時(shí)也能作為PWM模式下的輸出引腳用。埠B，位5——OC1A比較A輸出：PB5引腳可以作為定時(shí)器/比較器1的比較A輸出。該引腳必被配置成輸出（DDB5=1），才能作為該第二功能使用。OC1A引腳同時(shí)也能作為PWM模式下的輸出引腳用。3.1.3AT90CAN128的特點(diǎn)AT90CAN128是一款低功率CMOS8位的微處理器，它是基于AVR增強(qiáng)型RISC結(jié)構(gòu)的。在一個(gè)時(shí)鐘周期里執(zhí)行強(qiáng)大功效的指令，AT90CAN128可完成1MIP每MHz的吞吐量，從而讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可對(duì)進(jìn)程速度進(jìn)行優(yōu)化功率消耗。AVR內(nèi)核結(jié)合了一個(gè)豐富的指令設(shè)置，有32個(gè)通用目標(biāo)工作寄存器。所有32個(gè)寄存器都直接和運(yùn)算器連接，兩個(gè)獨(dú)立的寄存器允許被在一個(gè)時(shí)鐘周期里執(zhí)行的一條單個(gè)指令訪問。這種結(jié)構(gòu)比常規(guī)的微處理器更具有效率。AT90CAN128有以下特點(diǎn)：128K的內(nèi)部可編程FLASH，具有可擦寫能力，4K的EEPROM，4K的SRAM，53個(gè)通用目標(biāo)I/O接口，32個(gè)通用目標(biāo)工作寄存器，一個(gè)CAN控制器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC），四個(gè)靈活的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，具有比較輸出模式和PWM，兩個(gè)USART，一位定向兩線串行接口，一個(gè)8信道10位的ADC，一個(gè)可編程的帶有內(nèi)部震蕩器的看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI串口，JTAG測(cè)試接口，也可用于訪問片上調(diào)試系統(tǒng)和五個(gè)軟件選擇的省電模式。空閑模式會(huì)關(guān)閉CPU，但允許SRAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，SPI/CAN口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電模式保存寄存器內(nèi)容，但停止震蕩器，禁止所有其它片上功能直到下一個(gè)中斷或者硬件復(fù)位。省電模式中，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)其它的器件處于休眠時(shí)允許用戶保留一個(gè)定時(shí)器。ADC噪聲消除模式關(guān)閉CPU和所有的I/O接口模塊（但除了異步定時(shí)器和ADC），以此在ADC轉(zhuǎn)換期間使噪聲最小化。在備用模式中，晶體振蕩器運(yùn)行當(dāng)其它器件都休眠。器件運(yùn)用Atmel公司的高密度非易失的存儲(chǔ)技術(shù)制造。片上ISPFLASH允許程序內(nèi)存被一個(gè)常規(guī)的非易失的儲(chǔ)存編程器或者一個(gè)在AVR內(nèi)核上運(yùn)行的片上啟動(dòng)程序，通過一個(gè)內(nèi)部SPI串行接口來重新編程。啟動(dòng)程序能用于任何接口在應(yīng)用FLASH儲(chǔ)存器里來下載應(yīng)用程序。當(dāng)應(yīng)用FLASH部分被更新時(shí)，在啟動(dòng)FLASH部分內(nèi)的軟件將繼續(xù)運(yùn)行，提供真正的讀寫操作。由于在一個(gè)單芯片上結(jié)合了一個(gè)帶有內(nèi)部可編程FLASH的8位RISCCPU，Atmel的AT90CAN128可說是一個(gè)強(qiáng)大的微處理器，為眾多的嵌入式控制應(yīng)用器件提供了一個(gè)高度靈活和低費(fèi)用的解決方案。AT90CAN128AVR可支持全套的編程和系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C編譯器，宏匯編，編程調(diào)試器/仿真器，電路仿真器和成套工具。3.2PWM的介紹3.2.1PWM的作用脈寬調(diào)制PWM是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。簡(jiǎn)而言之，PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)是指脈沖寬度可以調(diào)整的信號(hào)。在AT90CAN128單片機(jī)中，PWM信號(hào)可以由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生。3.2.2PWM的原理

脈沖寬度調(diào)制波通常由一列占空比不同的矩形脈沖構(gòu)成，其占空比與信號(hào)的瞬時(shí)采樣值成比例。通常在單片機(jī)中集成有一個(gè)硬件式的可輸出PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的端口，利用它就可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成所希望的電流信號(hào)。PWM脈寬調(diào)制信號(hào)是一種矩形波，它的開啟時(shí)間tp與一個(gè)周期T的比是根據(jù)數(shù)字信號(hào)變化而變化的。如果在單片機(jī)中即沒有D/A轉(zhuǎn)換電路也沒有硬件式的可輸出PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的端口，比如一些低成本的RISC芯片就是這樣，那么也可以通過軟件方式產(chǎn)生這個(gè)PWM信號(hào)并通過編程讓一個(gè)I/O輸出端口作為PWM信號(hào)的輸出端。對(duì)此可以使用一個(gè)由時(shí)鐘控制的中斷程序來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)周期T內(nèi)，通過軟件方式使I/O輸出端口產(chǎn)生一個(gè)開啟和關(guān)閉的PWM信號(hào)，它的脈沖寬度tp是與數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)值相關(guān)聯(lián)的。單片機(jī)的I/O輸出端通常輸出的是分立的固有脈沖頻率（基頻）f=1/tCLK的電壓值U1（U1=3.3V或5V）并與PWM信號(hào)相適應(yīng)，所以此時(shí)PWM信號(hào)的脈沖幅值即振幅就是U1。而我所使用的AT90CAN128是有直接輸出的PWM信號(hào)，所以不需要進(jìn)行軟件的控制。開啟時(shí)間tp和周期T的比值tp/T可看作為占空比或工作比（如圖3.2）。占空比的變化是與經(jīng)單片機(jī)處理的測(cè)量信息相關(guān)聯(lián)的。如果該信息具有10位的分辨率，那么周期T應(yīng)滿足T=1024tCLK。圖3.2PWM脈沖寬度tp定義示意圖例如，如果一個(gè)十六進(jìn)制的信息為006A，單片機(jī)的固有脈沖周期為tCLK=1μs，那么可得到相應(yīng)的脈沖寬度為tp=106μs的PWM信號(hào)，此時(shí)單片機(jī)的基頻頻率不分頻。如果微處理器有10位的分辨率，可以得到占空比為tp/T=106/1024?0.10參見圖3．3。圖3.3PWM信號(hào)的不同占空比3.2.3參數(shù)變化和濾波電路的形成下面描述的濾波電路和元器件數(shù)值的計(jì)算是基于在輸出端輸出的是經(jīng)單片機(jī)處理后的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)。為了將PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，通常由一個(gè)低通濾波器將信號(hào)進(jìn)行算術(shù)平均值處理后取得的。此時(shí)PWM信號(hào)必須滿足這個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)的條件即：fm<<fp（fm=測(cè)量信號(hào)的變化，fp=1/tp），才可以通過一個(gè)濾波電路將PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)（見圖3.4）。圖3.4帶有PWM信號(hào)輸出的單片機(jī)和電壓電流轉(zhuǎn)換電路這個(gè)來自單片機(jī)的矩形波PWM信號(hào)U1通過低通濾波器得到一個(gè)平均值的模擬電壓信號(hào)U2，它是與占空比tp/T成正比的。計(jì)算公式如下：(3.1)經(jīng)過濾波的PWM信號(hào)即U2再繼續(xù)轉(zhuǎn)換成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電流輸出（4mA~20mA）。如果占空比tp/T為0.5，則輸出的模擬電壓值是算術(shù)平均值為2.5V，如果系統(tǒng)的占空比tp/T為1，則輸出幅值是5V（U1）。上面的公式中還沒有涉及到濾波電路的參數(shù)計(jì)算和信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)相關(guān)的誤差問題。接下來的問題是,如何來確定低通濾波器的電氣參數(shù)，而這個(gè)參數(shù)是與轉(zhuǎn)換精度直接相關(guān)的？或者說，怎樣做才能使PWM信號(hào)在轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)時(shí)所帶來的誤差是幾乎可以忽略的，對(duì)低通濾波器所計(jì)算確定的電氣參數(shù)在此起了一個(gè)什么作用？原則上所需要的低通濾波器只要在模擬電壓轉(zhuǎn)換時(shí)不產(chǎn)生或產(chǎn)生很小的誤差就可以了，就是說，來自低通濾波器的干擾即紋波應(yīng)該盡可能的小。PWM信號(hào)的振幅是U1，經(jīng)濾波輸出的模擬電壓U2和它的紋波為ΔU2，在滿足條件ΔU2<<U1的情況下，當(dāng)占空比tp/T為一半時(shí)，即：（3.2）U2的紋波ΔU2將是最大值，公式如下：（3.3）上式說明，紋波電壓不僅與PWM信號(hào)的振幅U1和周期T有關(guān)，也與低通濾波器的電阻R和電容值C有關(guān)。從低通濾波器的電阻R和電壓電流轉(zhuǎn)換電路的輸入偏置電流(IINPUT)可得出轉(zhuǎn)換電路的輸入失調(diào)電壓UOff，該輸入失調(diào)電壓也是導(dǎo)致電流輸出誤差ΔIout的重要部分。UOff=IINPUT?R(3.4)從輸入失調(diào)電壓公式(3．4)和紋波電壓公式（3.3）中可以看出，電阻R所起的作用正好相反,所以在計(jì)算低通濾波器的R和C時(shí)，會(huì)涉及到一個(gè)相同意義上的最佳選擇問題。根據(jù)邊界條件的要求，實(shí)際上計(jì)算時(shí)的此二部分誤差應(yīng)該相等，即UOff=ΔU2max，所以，由公式（3.3）和（3.4）得出最佳電阻值R為：（3.5）由式（3.3）得出電容C為：（3.6）在邊界條件預(yù)先給出的情況下，即當(dāng)輸入失調(diào)電壓和紋波電壓二個(gè)誤差相等時(shí)確定了低通濾波器R和C的值。與前面理論計(jì)算無關(guān)，在電路設(shè)計(jì)時(shí)還必須考慮電容的損耗系數(shù)tanδ和溫度系數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，當(dāng)然還有體積的大小和成本等問題。低通濾波器的截止頻率fg（3dB），通過它能將PWM信號(hào)的變化fm（測(cè)量信號(hào)的變化）傳遞轉(zhuǎn)換的，由下面的式子得出：（3.7）圖3.5紋波電壓與低通濾波器的截止頻率fg的關(guān)系從圖3.5可以看出，紋波電壓和低通濾波器的截止頻率是互相關(guān)聯(lián)的物理量。要紋波電壓小，也就要低通濾波器的截止頻率小。由式（3.5）和（3.6）得出：（3.8）可以看出用紋波電壓ΔU2max可以得出低通濾波器的截止頻率fg。例如，若tCLK=1μs，T=1024tCLK，紋波電壓誤差ΔU2max要求為0.5%，失調(diào)電壓誤差同樣為0.5%，PWM信號(hào)的振幅=5V，AM462輸出電流信號(hào)為Iout=4mA～20mA，AM462輸入偏置電流IINPUT≈10nA。將數(shù)據(jù)代入式（5）和(6）計(jì)算得出：R=2500kΩ，C=20.48nF。將其值代入式（8）得出低通濾波器的截止頻率為fg=3.1Hz。3.3濾波電路3.3.1濾波電路的分類濾波是信號(hào)處理中的一個(gè)重要概念。濾波分經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波。經(jīng)典濾波的概念，是根據(jù)傅立葉分析和變換提出的一個(gè)工程概念。根據(jù)高等數(shù)學(xué)理論，任何一個(gè)滿足一定條件的信號(hào)，都可以被看成是由無限個(gè)正弦波迭加而成。換句話說，就是工程信號(hào)是不同頻率的正弦波線性迭加而成的，組成信號(hào)的不同頻率的正弦波叫做信號(hào)的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成分正常通過，而阻止另一部分頻率成分通過的電路，叫做經(jīng)典濾波器或?yàn)V波電路。實(shí)際上，任何一個(gè)電子系統(tǒng)都具有自己的頻帶寬度（對(duì)信號(hào)最高頻率的限制），頻率特性反映出了電子系統(tǒng)的這個(gè)基本特點(diǎn)。而濾波器，則是根據(jù)電路參數(shù)對(duì)電路頻帶寬度的影響而設(shè)計(jì)出來的工程應(yīng)用電路。用模擬電子電路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行濾波，其基本原理就是利用電路的頻率特性實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)中頻率成分的選擇。根據(jù)頻率濾波時(shí)，是把信號(hào)看成是由不同頻率正弦波迭加而成的模擬信號(hào)，通過選擇不同的頻率成分來實(shí)現(xiàn)信號(hào)濾波。當(dāng)允許信號(hào)中較高頻率的成分通過濾波器時(shí)，這種濾波器叫做高通濾波器。當(dāng)允許信號(hào)中較低頻率的成分通過濾波器時(shí)，這種濾波器叫做低通濾波器。當(dāng)只允許信號(hào)中某個(gè)頻率范圍內(nèi)的成分通過濾波器時(shí)，這種濾波器叫做帶通濾波器。理想濾波器的行為特性通常用幅度-頻率特性圖描述，也叫做濾波器電路的幅頻特性理想濾波器的幅頻特性如圖所示。圖中，w1和w2叫做濾波器的截止頻率。

圖3.6濾波器頻率響應(yīng)特性的幅頻特性圖對(duì)于濾波器，增益幅度不為零的頻率范圍叫做通頻帶，簡(jiǎn)稱通帶，增益幅度為零的頻率范圍叫做阻帶。例如對(duì)于LP，從-w1當(dāng)w1之間，叫做LP的通帶，其它頻率部分叫做阻帶。通帶所表示的是能夠通過濾波器而不會(huì)產(chǎn)生衰減的信號(hào)頻率成分，阻帶所表示的是被濾波器衰減掉的信號(hào)頻率成分。通帶內(nèi)信號(hào)所獲得的增益，叫做通帶增益，阻帶中信號(hào)所得到的衰減，叫做阻帶衰減。在工程實(shí)際中，一般使用dB作為濾波器的幅度增益單位。3.3.2電容濾波電路的作用并聯(lián)的電容器C在輸入電壓升高時(shí)，給電容器充電，可把部分能量存儲(chǔ)在電容器中。而當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，電容兩端電壓以指數(shù)規(guī)律放電，就可以把存儲(chǔ)的能量釋放出來。經(jīng)過濾波電路向負(fù)載放電，負(fù)載上得到的輸出電壓就比較平滑，起到了平波作用。RC-π型濾波電路，實(shí)質(zhì)上是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加一級(jí)RC濾波電路組成的。如圖1(B)RC濾波電路。若用S表示C1兩端電壓的脈動(dòng)系數(shù)，則輸出電壓兩端的脈動(dòng)系數(shù)S=(1/ωC2R)S。（a）電容濾波

(b)C-R-C型電阻濾波圖3.7濾波電路的兩種電路圖

由分析可知，電阻R的作用是將殘余的紋波電壓降落在電阻兩端，最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情況下，R愈大，C2愈大，則脈動(dòng)系數(shù)愈小，也就是濾波效果就越好。而R值增大時(shí)，電阻上的直流壓降會(huì)增大，這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗；若增大C2的電容量，又會(huì)增大電容器的體積和重量，實(shí)現(xiàn)起來也不現(xiàn)實(shí)。這種電路一般用于負(fù)載電流比較小的場(chǎng)合。在本次設(shè)計(jì)中，我所用到的式下圖所示的電路：圖3.8設(shè)計(jì)中的濾波電路3.4電壓轉(zhuǎn)電流電路其中，有一部分是需要電壓和電流的轉(zhuǎn)換電路，它的作用主要是將正弦波轉(zhuǎn)化成4-20MA的電流。下面圖3.9所示就是電壓轉(zhuǎn)電流的一個(gè)典型電路。圖3.9電壓轉(zhuǎn)電流電路圖3.4.1前置放大級(jí)電壓轉(zhuǎn)換成電流電路的前級(jí)是一個(gè)運(yùn)算放大器MAX492。輸入的單端接地信號(hào)可以從0至5V，并且在單電源情況下，能達(dá)到幾乎為零的零點(diǎn)輸出。運(yùn)算放大器MAX492具有信號(hào)超載飽和功能，可使輸出電壓限定在參考電壓之下，對(duì)后級(jí)達(dá)到超載保護(hù)的目的。3.4.2電壓電流轉(zhuǎn)換級(jí)（V/I－轉(zhuǎn)換）通過V/I-轉(zhuǎn)換級(jí)，使輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)比如0/4mA～20mA輸出。通過外接的三極管T1驅(qū)動(dòng)輸出電流，使電熱耗散功率遠(yuǎn)離了集成電路。比如零點(diǎn)和滿度輸出可通過二個(gè)外接的電阻進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整（圖3.9）。當(dāng)然可以通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字調(diào)整，使PWM信號(hào)在小范圍內(nèi)調(diào)整，達(dá)到調(diào)整電流輸出的目的，也省去了電位器。硬件的整體的構(gòu)成思路是將PWM輸出的信號(hào)給R濾波電路，其中正方波的大小決定電壓的大小，如果PWM輸出的占空比為高時(shí)候，電壓輸出為5V，占空比為低的時(shí)候，電壓輸出值式0V，占空比為百分之50的時(shí)候，輸出電壓為2.5V。輸出的0-5V的電壓輸入給電壓轉(zhuǎn)電流的電路，將電壓轉(zhuǎn)化成4-20mA的電流。第四章軟件設(shè)計(jì)4.1PID控制4.1.1PID控制的概述PID控制器（或稱調(diào)節(jié)器）就是將來自變送器的測(cè)量值與給定值相比較后產(chǎn)生的偏差進(jìn)行比例，積分，微分（PID）運(yùn)算，并輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度，壓力，流量，液位及其它工藝變量的自動(dòng)控制。PID（比例-積分-微分）控制器簡(jiǎn)單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。圖4.1單回路控制系統(tǒng)方框圖在圖4.1所示的單回路控制系統(tǒng)中，由于擾動(dòng)作用使被控量偏離給定值，從而產(chǎn)生偏差（4.1）式中-偏差Xi-測(cè)量值Xs-給定值控制器接受偏差信號(hào)后，按照一定的運(yùn)算規(guī)律輸出給控制信號(hào)，作用于被控對(duì)象，以消除擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響，從而使被控變量回到給定值上來。被控變量能否回到給定值上，以及以怎樣的途徑，經(jīng)過多長時(shí)間回到給定值上來，即控制過程的質(zhì)量如何，這不僅與對(duì)象特性有關(guān)，而且還與控制器的特性，即控制器的運(yùn)算規(guī)律（或稱控制規(guī)律）有關(guān)?？刂破鞯倪\(yùn)算規(guī)律就是指控制器的輸出信號(hào)與輸入偏差之間隨時(shí)間變化的規(guī)律。在研究控制器特性時(shí)，輸出信號(hào)通常指的是變化量Y，而對(duì)輸入偏差來說，其初值為零，因此即是變化量，又使實(shí)際值。習(xí)慣上稱＞0為正偏差，＜0為負(fù)偏差。如＞0時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)變化量Y＞0，則稱控制器為正作用控制器，如＜0時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)變化量Y＞0，則稱控制器為反作用控制器。PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）三類組成。其輸入e(t)與輸出u(t)的關(guān)系為（4.2）式中積分的上下限分別是0和t因此它的傳遞函數(shù)為：（4.3）其中kp——控制器的比例增益；TI——控制器的積分時(shí)間常數(shù)（再調(diào)時(shí)間）；以S或min為單位。TD——控制器的微分時(shí)間常數(shù)（預(yù)調(diào)時(shí)間）。以S或min為單位。這里還需要說明以下兩點(diǎn)：運(yùn)算規(guī)律通常式用增量形式來表示的，若用實(shí)際輸出值Y表示，則應(yīng)該寫為：（4.4）式中，Y為控制器的輸出起始值，亦即t=0瞬間，=0，時(shí)的輸出值。式（4.2）和式（4.3）式控制器為正作用時(shí)的輸出變化量和傳遞函數(shù)。若KP前有負(fù)反饋，則為反作用。為方便起見，再討論各種運(yùn)算規(guī)律時(shí)，設(shè)控制器處于正作用工況。實(shí)際PID控制器的運(yùn)算規(guī)律表達(dá)式要復(fù)雜些，其傳遞函數(shù)常用下式表示：（4.5）式中：F—控制器變量之間的相互干擾系數(shù)，可表示為，其中比例系數(shù)A的大小與控制器的構(gòu)成有關(guān)，該式表明，當(dāng)控制器無積分作用（）或無微分作用（T=0）時(shí)，F(xiàn)=1；KpF—考慮相互干擾系數(shù)后的實(shí)際比例增益；FTi—考慮相互干擾系數(shù)后的實(shí)際積分時(shí)間；—考慮相互干擾系數(shù)后的實(shí)際微分時(shí)間；KI—積分增益;KD—微分增益。當(dāng)KI,KD均很大時(shí)，則式（4.5）就近似等于理想PID運(yùn)算規(guī)律的表達(dá)式了。下面分別敘述PID控制器的各種運(yùn)算規(guī)律，并在討論比例（P），比例積分（PI），比例微分（PD）和比例積分微分（PID）運(yùn)算規(guī)律時(shí)，對(duì)上述有關(guān)參數(shù)加以說明。它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個(gè)參數(shù)（Kp，Ti和Td）即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。4.1.2PID控制的特點(diǎn)在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。A：比例（P）控制只有比例運(yùn)算規(guī)律的控制器，為P控制器。比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。當(dāng)積分時(shí)間，微分時(shí)間TD=0時(shí)，控制器呈P控制特性。P控制器輸出與輸入的關(guān)系式為(4.6)比例度在實(shí)際控制器中，常用比例度（或稱比例帶）來表示比例作用的強(qiáng)弱。比例度的一般表達(dá)式為：（4.7）式中—偏差變化范圍—輸出信號(hào)變化范圍。在單元組合儀表中，。此時(shí)，比例度可表示為（4.8）可見，與Kp成反比。越小，Kp越大，比例作用越強(qiáng)。B：積分（I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。積分增益KI的意義是，在階躍信號(hào)的作用下，PI控制器輸出變化的最終值（假定偏差很小，輸出值未達(dá)到控制器的輸出限制值）與初始值（即比例輸出值）之比：（4.9）C：微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。微分增益KD的意義是，在階躍信號(hào)作用下，PD控制器輸出變化的初始值與最終值（即比例輸出值）之比：（4.10）4.1.3PID控制的優(yōu)點(diǎn)首先，PID應(yīng)用范圍廣。雖然很多工業(yè)過程是非線性或時(shí)變的，但通過對(duì)其簡(jiǎn)化可以變成基本線性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)，這樣PID就可控制了。其次，PID參數(shù)較易整定。也就是，PID參數(shù)Kp，Ti和Td可以根據(jù)過程的動(dòng)態(tài)特性及時(shí)整定。如果過程的動(dòng)態(tài)特性變化，例如可能由負(fù)載的變化引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化，PID參數(shù)就可以重新整定。再次，PID控制器在實(shí)踐中也不斷的得到改進(jìn)。4.1.4PID參數(shù)的調(diào)整原則PID參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行如下細(xì)調(diào)：被控物理量在目標(biāo)值附近振蕩，首先加大積分時(shí)間I，如仍有振蕩，可適當(dāng)減小比例增益P。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復(fù)，首先加大比例增益P，如果恢復(fù)仍較緩慢，可適當(dāng)減小積分時(shí)間I，還可加大微分時(shí)間D。4.1.5模擬PID控制算法控制算法1．模擬PID控制系統(tǒng)組成圖4.2模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖2．PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用1）比例環(huán)節(jié)：實(shí)時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。2）積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)TI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。3）微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。4.1.6PID算法的程序流程1.位置型PID算法的程序流程位置型的遞推形式（4.11）位置型PID算法的程序流程――圖4.2只需在增量型PID算法的程序流程基礎(chǔ)上增加一次加運(yùn)算Δu(n)+u(n-1)=u(n)和更新u(n-1)即可。2.增量型PID算法的程序流程增量型控制――例如圖4.3步進(jìn)電機(jī)控制（4.12）圖4.3PID增量型和位置型算法增量型PID算法的算式增量型PID算式的核心思想就是在前一個(gè)采樣周期輸出值的基礎(chǔ)值上，計(jì)算本采樣周期的增量。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對(duì)值，而是控制量的增量（例如去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）時(shí)，需要用PID的“增量算法”。由位置算法求出（4.13）再求出（4.14）兩式相減，得出控制量的增量算法（4.15）式(4.15)稱為增量式PID算法。

對(duì)增量式PID算法（4.15）歸并后，得

(4.16)其中式（4.16）已看不出是PID的表達(dá)式了，也看不出P、I、D作用的直接關(guān)系，只表示了各次誤差量對(duì)控制作用的影響。從式（4.16）看出，數(shù)字增量式PID算法，只要貯存最近的三個(gè)誤差采樣值e（k）、e（k-1）、e（k-2）就足夠了。4.1.7增強(qiáng)型PID的簡(jiǎn)易流程圖如下圖所示：

圖4.4增強(qiáng)型PID算法4.1.8克服積分飽和的方法1．抗積分飽和積分作用雖能消除控制系統(tǒng)的靜差，但它也有一個(gè)副作用，即會(huì)引起積分飽和。在偏差始終存在的情況下，造成積分過量。當(dāng)偏差方向改變后，需經(jīng)過一段時(shí)間后，輸出u(n)才脫離飽和區(qū)。這樣就造成調(diào)節(jié)滯后，使系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的超調(diào)，惡化調(diào)節(jié)質(zhì)量。這種由積分項(xiàng)引起的過積分作用稱為積分飽和現(xiàn)象。2.積分限幅法積分限幅法的基本思想是當(dāng)積分項(xiàng)輸出達(dá)到輸出限幅值時(shí)，即停止積分項(xiàng)的計(jì)算，這時(shí)積分項(xiàng)的輸出取上一時(shí)刻的積分值。3．積分分離法積分分離法的基本思想是在偏差大時(shí)不進(jìn)行積分，僅當(dāng)偏差的絕對(duì)值小于一預(yù)定的門限值ε時(shí)才進(jìn)行積分累積。這樣既防止了偏差大時(shí)有過大的控制量，也避免了過積分現(xiàn)象。其算法流程如圖4.5。圖4.5積分分離法程序流程4．變速積分法變速積分法的基本思想是在偏差較大時(shí)積分慢一些，而在偏差較小時(shí)積分快一些，以盡快消除靜差。即用代替積分項(xiàng)中的（4.17）式中為一預(yù)定的偏差限。4.1.9對(duì)控制量的限制1．控制算法總是受到一定運(yùn)算字長的限制2．執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置不允許超過上(或下)極限（4.18）在本次設(shè)計(jì)中將用到PID控制器。4.2整體的軟件流程圖整個(gè)軟件的編程都是按照如圖4.6的軟件流程圖的思想進(jìn)行的。圖4.6軟件流程圖4.3CAN總線技術(shù)\o"AT90CAN128貨源和PDF資料"AT90CAN128內(nèi)置完全符合CAN2．0A和2．0B標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的CAN控制器。CAN(ControllerAreaNetWork)總線技術(shù)是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)路，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。其硬件連接簡(jiǎn)單，可靠性好，實(shí)時(shí)性和性價(jià)比高，能夠很好地滿足計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)通信網(wǎng)路對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。采用Mob(消息對(duì)象)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，共有15個(gè)Mob，它們具有相同的屬性：有11位標(biāo)識(shí)符(2．0A協(xié)議)，也可擴(kuò)展至29位(2．0B協(xié)議)；最多為8字節(jié)數(shù)據(jù)緩沖(靜態(tài)分配)；Tx、Rx幀緩沖或自動(dòng)應(yīng)答配置，時(shí)間標(biāo)識(shí)。本設(shè)計(jì)中，CAN通信采用\o"AT90CAN128貨源和PDF資料"AT90CAN128內(nèi)置的CAN控制器與CAN收發(fā)器\o"TJA1050貨源和PDF資料"TJA1050經(jīng)高速光耦6N137相連接。\o"TJA1050貨源和PDF資料"TJA1050速率高，最高可達(dá)1Mbps，提供總線與電源及地之間的短路保護(hù)其引腳8(STB)用于選定工作模式，有兩種工作模式可供選擇：高速或待機(jī)。這里，引腳8接地，選擇高速模式，高速模式是\o"TJA1050貨源和PDF資料"TJA1050的正常工作模式。如果引腳接高電平，則\o"TJA1050貨源和PDF資料"TJA1050將進(jìn)入待機(jī)模式，發(fā)送器被關(guān)閉。高速光耦6N137起隔離控制器與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的作用，可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。電路采用獨(dú)立的電源供電，有效地避免了外界電壓變化對(duì)通信的影響?？偨Y(jié)本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)各項(xiàng)功能完全可以達(dá)到生產(chǎn)企業(yè)的要求，可替代原模擬式控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，彌補(bǔ)原系統(tǒng)的許多不足。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用后，燒結(jié)礦的相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員測(cè)量證實(shí)得到了較大提高。同時(shí)，采用本系統(tǒng)后，整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)的操作更加直觀和簡(jiǎn)單，操作環(huán)境大大改觀，維護(hù)量大大降低,運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，自動(dòng)化水平有相當(dāng)大的提高，深受生產(chǎn)和維護(hù)人員的歡迎。當(dāng)然,該系統(tǒng)與國外控制系統(tǒng)相比還有一定的差距，如果增加料位控制、水分控制、以及原料成分分析處理等功能，將會(huì)構(gòu)成更加完善的控制系統(tǒng),更好地完成配料過程的自動(dòng)控制。硬件調(diào)試：由于我在本次設(shè)計(jì)中所涉及的硬件比較簡(jiǎn)單，原件也不是很多，所以硬件的調(diào)試也比較簡(jiǎn)單。按硬件接線圖正確連接電路中各器件后，需要檢查硬件的連接。之后編譯，運(yùn)行就可以得到結(jié)果。軟件調(diào)試：通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們把四年學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行了融會(huì)貫通，靈活的運(yùn)用在課程設(shè)計(jì)中。通過軟硬件的結(jié)合和調(diào)試，使我充分的學(xué)到了高爐燒結(jié)系統(tǒng)的整體流程。參考文獻(xiàn)1．馬潮等.高檔8位單片機(jī)ATmega128原理與開發(fā)應(yīng)用指南（上）．北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2004.122．馬潮等．高檔8位單片機(jī)ATmega128原理與開發(fā)應(yīng)用指南（下）．北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2004．123．沈文，Eaglelee．AVR單片機(jī)C語言開發(fā)入門指導(dǎo)。北京：清華大學(xué)出版社，20034．張克彥等．AVR單片機(jī)實(shí)用程序設(shè)計(jì)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20045．潘寶巨，張成吉等．中國鐵礦石造塊適用技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，20006．王光等．提高混勻礦質(zhì)量的方法[J]．鋼鐵，1997，32(增刊)7．王海東，邱冠周等.燒結(jié)過程控制技術(shù)的發(fā)展[J]．北京：礦冶工程，19998．焦斌等.自動(dòng)控制原理與應(yīng)用[M]．北京:高等教育出版社，20049．彭公華,王慶河等.集散系統(tǒng)在燒結(jié)配料生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]．燒結(jié)球團(tuán)，199910．范曉慧等.燒結(jié)生產(chǎn)自動(dòng)控制新技術(shù)(上)[J]．燒結(jié)球團(tuán)，2002，27(1)：28－3511．范曉慧等.燒結(jié)生產(chǎn)自動(dòng)控制新技術(shù)(下)[J]．燒結(jié)球團(tuán)，2002，27(1)：28－3512．路林吉可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002：25－2613．羅克韋爾自動(dòng)化公司．PLC25可編程控制器系統(tǒng)選型指南[Z]，2005：17-2014．鄭晟等.現(xiàn)代可編過程控制器原理及應(yīng)用．北京：科學(xué)出版社199915．/datum/showart.asp?art_id=5662基于AT90CAN128單片機(jī)的CAN總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)16．饒運(yùn)濤．現(xiàn)場(chǎng)總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002．20－16617．段新生．證據(jù)理論與決策--人工智能[M]．北京：中國人民大學(xué)出版社，1993：10-1518．鄔永革，黃炯，楊靜宇．基于多傳感器信息融合的機(jī)器人障礙檢測(cè)和環(huán)境建模[J]．自動(dòng)化學(xué)報(bào)，1997，23(5)：641-64719．邵遠(yuǎn)，何發(fā)昌，羅志增．多傳感器信息融合淺析[J]．電子學(xué)報(bào)，1994，22(5)：73-79附錄A設(shè)計(jì)原理圖附錄B模塊設(shè)計(jì)圖附錄C程序//PID結(jié)構(gòu)體定義structPID{uintProportion;//比例常數(shù)ProportionalConst放大100倍uintIntegral;//積分常數(shù)IntegralConst放大100倍uintLastError;//Error[-1]ucharLastError_sign;//正負(fù)數(shù)符號(hào)0正1負(fù)uintIntergral_Band;//積分投入帶寬uintDoutlimit;//PID增量部分限幅uintOutlimit_L;//PID輸出低限幅(反向限幅)uintOutlimit_H;//PID輸出高限幅（正向限幅）uintOutput;//PID輸出}speed={30,80,0,0,255,25,0,255,0};//定義速度結(jié)構(gòu)體/*******************************************************************//*增型PID控制器*//**//********************************************************************/uint_pterm,_iterm,_doutput,_Error;uintPIDCalc(structPID*pid,uintsetpoint,uintfeedbackpoint){uintError,Error_abs,doutput,Derror;uintpterm;uintiterm;ucharError_sign=0,Derror_sign=0,pterm_sign=0,iterm_sign=0,doutput_sign=0;if(setpoint>=feedbackpoint){Error_sign=0;Error=setpoint-feedbackpoint;//當(dāng)次速度偏差}else{Error_sign=1;Error=feedbackpoint-setpoint;}/*if(Error<0)Error_abs=-Error;elseError_abs=Error; */_Error=Error;if(Error>=pid->LastError){if(Error_sign==0&&pid->LastError_sign==0){ Derror=Error-(pid->LastError);Derror_sign=0;//0正1負(fù) } elseif(Error_sign==1&&pid->LastError_sign==1) { Derror=Error-pid->LastError; Derror_sign=1; } elseif(Error_sign==0&&pid->LastError_sign==1) { Derror=Error+pid->LastError; Derror_sign=0; } elseif(Error_sign==1&&pid->LastError_sign==0) { Derror=Error+pid->LastError; Derror_sign=1; }}else{if(Error_sign==0&&pid->LastError_sign==0){ Derror=(pid->LastError)-Error;Derror_sign=1;//0正1負(fù) } elseif(Error_sign==1&&pid->LastError_sign==1) { Derror=pid->LastError-Error; Derror_sign=0; } elseif(Error_sign==0&&pid->LastError_sign==1) { Derror=Error+pid->LastError; Derror_sign=0; } elseif(Error_sign==1&&pid->LastError_sign==0) { Derror=Error+pid->LastError; Derror_sign=1; }}if(Derror_sign==0)//pterm=pid->Proportion*Derror;{ pterm=simp(pid->Proportion,Derror,100);//比例部分增量 _pterm=pterm; pterm_sign=0; }else{ //Derror=-De