武漢紡織大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院DSP實驗室建設(shè)案例

武漢紡織大學(xué)是國家首批“中西部高?；A(chǔ)能力建設(shè)工程”建設(shè)高校、教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施高校、湖北省“國內(nèi)一流學(xué)科”建設(shè)高校、全國十大時裝名校。

學(xué)校在新中國振興民族輕工業(yè)的呼聲中應(yīng)運而生，前身是始建于1958年的武漢紡織工學(xué)院，1999年更名為武漢科技學(xué)院，湖北省對外貿(mào)易學(xué)校、湖北財經(jīng)高等?？茖W(xué)校先后并入，2010年更名為武漢紡織大學(xué)。

機(jī)械工程與自動化學(xué)院創(chuàng)建于1978年，是學(xué)校辦學(xué)規(guī)模大、綜合實力強(qiáng)、辦學(xué)底蘊最為深厚的院系之一。

學(xué)院現(xiàn)有四個本科專業(yè)（機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、智能制造工程、機(jī)器人工程、自動化）。其中機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)被評為國家一流特色專業(yè)、教育部“卓越工程師計劃”專業(yè)、國家管理的本科專業(yè)點、湖北省品牌專業(yè)，自動化專業(yè)被評為湖北省一流特色專業(yè)。

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帶您了解培訓(xùn)流程

實驗室：控制理論及MCU技術(shù)實驗室

實驗箱：TL28335-PlusTEB

培訓(xùn)人：創(chuàng)龍教儀技術(shù)服務(wù)工程師

受訓(xùn)人：任課老師、實驗室老師

參與培訓(xùn)的老師和學(xué)生們對TL28335-PlusTEB相關(guān)實驗操作表現(xiàn)出十足的熱情，并對創(chuàng)龍教儀專業(yè)的技術(shù)能力與認(rèn)真的工作態(tài)度表示了肯定。

面對日新月異的技術(shù)發(fā)展，創(chuàng)龍教儀在不斷學(xué)習(xí)與探索新技術(shù)與高校新需求之間的聯(lián)系，并通過不斷改進(jìn)的產(chǎn)品助力高校培養(yǎng)能夠適應(yīng)新社會生產(chǎn)需求的高級人才，以響應(yīng)國家“產(chǎn)教融合”的方針！

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特色案例

實驗名稱：減速編碼電機(jī)控制實驗、

實驗?zāi)康模?/strong>

（1）理解PID控制原理。

（2）學(xué)習(xí)增量式PID算法的原理。

（3）掌握PID閉環(huán)控制電機(jī)的實現(xiàn)。

實驗原理：

模擬PID控制原理

在過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的PID控制器（亦稱PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。PID控制器原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單。

模擬PID控制系統(tǒng)的常規(guī)原理框圖如下圖所示。系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對象組成，r(t)是給定值，y(t)是系統(tǒng)的實際輸出值，給定值與實際輸出值構(gòu)成控制偏差e(t)。

e(t)=r(t)-y(t)

控制偏差e(t)是PID控制的輸入，u(t)是PID控制器的輸出和被控對象的輸入。模擬PID控制器的控制規(guī)律為

控制器的輸出與輸入誤差信號成比例，當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。在模擬PID控制器中，比例控制的作用是對偏差瞬間做出反應(yīng)。偏差產(chǎn)生后控制器立刻起控制作用，使偏差變小。比例系數(shù)Kp決定了控制作用的強(qiáng)弱，Kp越大，控制作用越強(qiáng)，過度越快，偏差也就越小。但是Kp越大，也更加容易產(chǎn)生振蕩，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，比例系數(shù)Kp必須選擇適當(dāng)，才能使過渡時間變小，偏差小又穩(wěn)定。

增量式PID算法

數(shù)字式PID控制算法可以分為位置式PID和增量式PID控制算法。在本實驗中使用的增量式PID算法。增量式PID控制算法只需要計算控制量的增量。

可得控制器在第k-1個采樣時刻的輸出值為：

如果采用恒定的采樣周期T，一旦確定了A、B、C，只要使用前后3次測量值的偏差，就可以求出控制增量。

除此之外，還有另一種算法：

PID算法程序解析

打開光盤資料中的"Demo\KingBox\Application\DC_GEAR_MOT\main.c"文件，可查看相關(guān)代碼。比例常數(shù)、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù)和調(diào)控周期如下：

主函數(shù)中首先初始化系統(tǒng)控制，配置CPU主頻、寄存器和初始化PIE控制等。調(diào)用InitMeasureSpeed函數(shù)初始化時鐘、中斷等。InitMeasureSpeed函數(shù)如下：

InitMeasureSpeed函數(shù)中，cpu_timer0_isr定時器中斷函數(shù)中定時采集速度，并用于PID算法。freq.freqhz_pr為采集的電機(jī)脈沖數(shù)，M0_PWM_ON為高電平時間，M0_PWM_ON_NEW為新的高電平時間，PWM_ON_PID是經(jīng)過PID算法后的高電平時間。cpu_timer0_isr定時器中斷函數(shù)如下：

實驗步驟

（1）對實驗設(shè)備進(jìn)行硬件部分連接，連接好仿真器和USB串口線（默認(rèn)為USB to UART串口輸出）并上電。

（2）右擊計算機(jī)圖標(biāo)，點擊“設(shè)備管理器->通用串行總線控制器”或者“設(shè)備->端口（COM和LPT）”，查看是否有對應(yīng)的仿真器的選項出現(xiàn)，如有說明仿真器驅(qū)動已經(jīng)正常安裝，否則請先正確安裝CCS。同時查看串口的端口號。

（3）打開串口軟件并設(shè)置串口調(diào)試工具，波特率為115200。

（4）按照工程導(dǎo)入步驟導(dǎo)入光盤資料"Demo\KingBox\Application"路徑下的DC_DEAR_MOT工程。

（5）編譯工程生成DC_DEAR_MOT.out的可執(zhí)行程序。

（6）實驗箱上電，確認(rèn)仿真文件（.ccxml 文件）配置，并連接CPU。

（7）加載DC_DEAR_MOT.out可執(zhí)行程序，并運行程序，本實驗的功能是實現(xiàn)PID閉環(huán)控制電機(jī)。

實驗現(xiàn)象

運行程序之后，串口顯示如下圖所示：

同時，數(shù)碼管顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向（0是轉(zhuǎn)速，F(xiàn)代表順時針轉(zhuǎn)），如下：

第一次按下按鍵1后，減速直流電機(jī)開始順時針（Forward）轉(zhuǎn)動，占空比（DutyCycle）約為12%，轉(zhuǎn)速（Speed）約為60R/min，顯示如下圖所示：

按下按鍵3后，電機(jī)會停止轉(zhuǎn)動，同時串口打印電機(jī)轉(zhuǎn)向為逆時針（Backward），電機(jī)轉(zhuǎn)向由順時針改為逆時針，如下：

4?

設(shè)備概述

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產(chǎn)品型號：TL28335-PlusTEB

處理器型號：TMS320F28335

應(yīng)用領(lǐng)域：測控、自動化、工業(yè)控制、電力控制和電機(jī)控制