基于51单片机的交流伺服电机转速控制系统研究

3．1 按键预置子程序
面板上有3个键与该子程序相关，它们是SET，MOVE和UP，其功能分别是：SET用来确定设定位，共有4位，包括个位、十位、百位和千位；MOVE用来选择那一位；UP控制被控位的增加，每次增加，在0～9之间循环。当用户确定其输入时可按键SET，程序便根据输入的值确定伺服电机工作时的给定转速，最后，将设定值存人对应的变量中，按键子程序流程如图5所示。

3．2 定时中断服务子程序
电机每转动1圈，单片机就中断1次。通过检测两次中断的时间间隔，即通过定时器的计数，就可以算出电机转速。为了实现转速检测需将转速中断配置为最高中断优先级INTO。中断计数的程序框图如图6所示。
3．3 转速的PID控制算法
作为模糊控制和PID控制相结合的产物，模糊自适应PID控制除具有调速范围宽，调节速度快和不要求掌握受控对象的精确数学模型等优点外，还具备结构简单、容易实现的特点。根据直线电机位置运动规律，模糊自适应PID控制的基本思想是：当误差大时，需加大误差控制作用的权重，以快速消除误差，提高系统响应速度；当误差小时，需加大误差变化量控制作用的权重，以避免超调使系统尽快进入稳态。根据上述规律，可设计模糊自适应PID控制系统的模糊推理规则表。表1给出KP的模糊调整规则实例。其中，e(k)和△e(k)分别为位置误差及其变化量。模糊推理规则形式为：

模糊自适应PID控制的原理如图7所示。

模糊PID的参数调整值为：

式中：j为规则条件语句的条数，j=1，2，…，n；ukxy(Cx)为各规则语句中Kx的隶属度；Cx为参数x所取得的模糊子集模糊论域的中心值。

在实现了电机转速的实时检测之后，就可以采用闭环控制来调节电机的转速。转速的控制框图如图8所示。其计算如式(2)所示：
式中：Nr为由按键设定的转速；N为实际的转速输出值。PI控制器由STC89C52RC单片机通过编程实现实际转速与设定转速之间的控制偏差△N。

4 结 语
该系统研究以单片机作为控制器，对非标准交流伺服电机进行控制，有效利用单片机内部资源以及详细了解相应电机运动控制系统的运行特性，在生产调速电机的配套装置实际应用中，降低了系统的成本，提高了系统的性能。