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1、杨新社先进个人材料杨新社先进个人材料临潼区斜口街办杨新社同志地质灾害防治工作先进个人材料二一三年十月地质灾害防治工作先进个人材料杨新社，男，1960年出生，现年53岁，现就职于西安市临潼区斜口街办，任农业科科长，主抓地质灾害防治工作。被安排负责斜口街办地质灾害防治工作以来20多年以来，始终把群众的利益看得高于一切，时刻关心着群众的安危，经常深入农村、山、塬一线开展地质灾害防治和群测群防工作，兢兢业业，任劳任怨，踏踏实实，埋头工作，为临潼区斜口街办地质灾害防治工作写下了光辉的一页。一、始终把群众的利益、安危放在第一位地质灾害防治工作是一项庞大的社会系统性工程，事关社会可持续发展和千家万户安全的大
2、事。临潼区斜口处在临潼区西南部，渭河南岸，南依骊山，西临灞桥区，地质条件复杂，行政村多处山区，房屋临山而建，黄土窑洞居多，土质松软、边坡高陡，遇有强降雨等天气，极易发生滑坡、崩塌等地质灾害，对人民群众居住安全构成了严重威胁。加上近年来我区极端气候不断增加，地质灾害防治工作难度大、任务重。杨新社同志十分重视地质灾害防治工作，通过采取宣传、培训、巡查、避险等措施，使各项工作一直走在全区各街办前面。从事地质灾害工作以来，他逐步完善了街办辖区的地质灾害群测群防网络，落实了各个地质灾害隐患点的防灾责任人和监测人。与隐患点群众建立了深厚感情，他经常深入基层，社区、村、组、农户，以唠家常的形式，宣传地质灾害
3、防治知识，有效提高了村组干部群众的防灾意识。每年汛前、汛中、汛后，他都要逐点逐户走访，排查隐患点变动情况，核实防灾责任人、隐患点监测人落实情况，查看隐患点各项防灾制度是否齐全，危险区内群众应急撤离方案及措施是否可行等一些具体的工作。遇到阴雨天，有些隐患点坡陡路滑，行走极其艰难，但是每处都留下他的足迹，出现他的身影，他也从不叫苦叫累，特别是在出现灾险情时，他都第一时间奔赴现场，查看灾害成因，组织群众做好撤离工作。今年入汛以来，特大暴雨、风灾等灾害事件频频发生，当险情发生后，杨新社同志主动请缨，每次都亲临一线，把“家”安到办公室，安排协调各项防灾措施的落实和值班，为此，没少受家人的责备和埋怨。他努
4、力实现党员干部的带头作用，为其他同志树立了楷模、作出了榜样，更为可贵的是他在处置险情时不顾个人的安危，始终保持以国家的大义为重，心系人民，率先垂范，多次带头参加地质灾害应急处置工作，并承担了相关技术负责的重任，表现出一名共产党员和领导干部的优秀品质。二、善于学习，创新精细化管理在地质灾害防治工作中，杨新社同志善于借鉴兄弟单位好的做法，改变自己工作中的薄弱之处。为了将汛情及各类信息在第一时间传送到政府相关街办领导、隐患点村组相关责任人、监测人手中，建立了地质灾害预警预报信息系统，及时将天气变化情况、雨情信息、地质灾害防治知识等通过手机短信，发送到相关人员手中，使他们通过信息内容，做好提前部署，有
5、效地将地质灾害可能造成的损失降低到最低点。在日常工作中，为了使监测人员能时刻提醒自己肩负的重任，按照领导的指示，他负责给每个监测人制作了胸牌，要求挂牌上岗巡查，保持24小时通信畅通。对各隐患点的警示牌进行了更新，制做了高大、醒目、耐用、印有警示标语的水泥板，起到了很好的警示作用。为了提高防灾责任人、监测人的业务素质能力，每年汛期，他都要负责组织一次系统性的培训，用生动形象的影像资料和资深老师的讲解，教会防灾人员如何预警、防范、撤离，最终保证了人民群众的生命财产安全。针对临潼区汛期早，降雨量大，尤其是5月和6月份持续出现中大雨和强暴雨特点，杨新社同志对全区31个地质灾害隐患点的情况，多次组织专家
6、进行实地查看，根据灾害点的稳定性、危险性和轻重缓急，他参与制定了隐患点搬迁、治理计划，搬迁隐患点7处20户；工程治理隐患点3处，达到彻底消除隐患点的目的。为了使地质灾害隐患点基层单位和周边群众亲身感受地质灾害发生时，如何进行防、抢、撤等自救、互救能力，202*年6月20日，他组织南坡村举行了地质灾害应急演练，演练过程从险情速报到应急处置，再到灾民安置和医疗救护，各个环节各项工作井然有序，圆满地完成了演练任务，收到了很好的效果。三、广泛宣传，全力提高地质灾害防治知识的普及率杨新社同志充分利用在“4.22”地球日、“6.25”土地日、”、“124法制日”宣传和工作专题培训等活动中，积极倡导，组织有
7、关人员，编制相关材料，通过广播电视播放节目，悬挂横幅标语，设立咨询台，制作宣传展板，印发地质灾害防治知识手册，播放地质灾害防治知识专题片，今年来共发放宣传资料1000多份，发放地质灾害防治基本常识小册子300多份，放发明白卡678份，发放农村建房避让地质灾害建议信1000多份，培训村民干部及学校师生2100余人次，极大地提高了群众防灾减灾的意识和能力。同时，他还积极与临潼气象台等部门协商，共同承担地质灾害气象预警预报工作，先后建立了预警预报会商制度和信息发布等地质灾害防治制度，通过发布地质灾害气象预警预报，使地质灾害易发区的群众尽早知道降雨和可能发生地质灾害的信息，及早采取防范措施，今年以来，
8、他与区气象台就会商发布了地质灾害预警预报13次。地质灾害防治工作是一项需要极强责任心的工作，是一项需要用心去感知人民群众的工作，是一项需要强健气魄深入临潼山山水水、沟沟坎坎去排查的工作，更是党和政府为老百姓排忧解难的大事情，杨新社同志数年如一日的为临潼区斜口地质灾害防治工作做出应有的贡献，更是用实际行动践行了党的群众路线教育实践活动，“天若有情天亦老，人间有爱满是情”我们为有杨新社这样的好同志而自豪。扩展阅读：杨新中北大学计算机控制课程设计说明书1引言步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化
9、的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用AT89C51型单片机内部的定时器改变CP脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制，实现电机调速与正反转的功能。设计时考虑到CPU在执行指令
10、时可能受到干扰的冲击,导致程序”跑飞”或者进入”死循环”,因此,设计了看门狗电路,使用的是MAXIM公司生产的微处理系统监控集成芯片MAXI813。第1页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书2步进电机的概述2.1步进电机的特点：1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。2）步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。3）步进电机的力矩会随转速的
11、升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。4）步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。2.2步进电机的工作原理：步进电机是一种用电脉冲进行控
12、制,将电脉冲信号转换成相位移的电机,其机械位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成正比,每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度.脉冲的数量决定了旋转的总角度,脉冲的频率决定了电机运转的速度.当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。2.3步进电机的技术参数：2.3.1步进电机的基本参数1)空载启动频率:即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉
13、冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率更低。如果要使电第2页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。2)电机固有步距角：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9/1.8（表示半步工作时为0.9、整步工作时为1.8），这个步距角可以称之为电机固有步距角，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。3)步进电机的相数：是指电机内部的线圈组
14、数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9/1.8、三相的为0.75/1.5、五相的为0.36/0.72。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。4)保持转矩（HOLDINGTORQUE）：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量
15、步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。2.3.2步进电机动态指标及术语：1)步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2)失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。3)失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。4)最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率
16、。5)最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。第3页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书6)运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。如下图2.1所示：图2.1力矩频率曲线7)电机的共振点：步进电机均有固定的共振区域，二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps之间（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角为0.9度），电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和
17、整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多。其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。电机一旦选定，电机的静力矩确定而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态流）平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。如下图2.2所示：图2.2力矩频率特性曲线其中，曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。2.4步进电机的分类2.4.1步进电机分为三大类：第4页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书1)反应式步进电机（VAriABleReluCtAnCe，
18、简称VR）反应式步进电机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。它的结构简单，成本距角可以做得很小，但动态性能较差。反应式步进电机有单段式和多段式两种类型。2)永磁式步进电机（PermAnentMAgnet），简称PM永磁式步进电机的转子是用永磁材料制成的，转子本身就是一个磁源。转子的极数和定子的极数相同，所以一般步进角比较大，它输出转矩大，动态性能好，消耗功率小（相比反应式），但启动运行频率较低，还需要正负脉冲供电。3)混合式步进电机（HyBrid，简称HB）混合式步进电机综合了反应式和永磁式两者的优点。混合式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需
19、提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪声低、低频振动小。这种电动机最初是作为一种低速驱动用的交流同步机设计的，后来发现如果各相绕组通以脉冲电流，这种电动机也能做步进增量运动。由于能够开环运行以及控制系统比较简单，因此这种电机在工业领域中得到广泛应用。2.4.2步进电机的内外结构步进电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3、2/3,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3
20、，C与齿3向右错开2/3，A与齿5相对齐，（A就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开如图2.3所示：图2.3定子展开图电动机定子铁心和一般电机一样由硅钢片叠成，铁心内孔表面有开口槽。转子装有一个轴向磁化永磁体用以产生一个单向磁场。永磁体产生的磁通，在每一个气隙圆周上都是单方向通过气隙的，这时作用在气隙中的磁势是同极性的，称为单极磁势。而转子第5页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书包括两段，一段经永磁体磁化成N极，另一段磁化为S极，每段转子齿以一个齿距间隔均匀分布，但两段转子的齿相互错开1/2个转子齿距。A)N极段截面图B)S极段截面图如图2.4所示:A)N极段截面图B)S极段截面图图2
21、.4三相混合式步进电机截面图2.5步进电机详细调速原理：步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速，因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电的调速。具体的延时时间可以通过软件来实现。这就需要采用单片机对步进电机进行加减速控制,实际上就是改变输出脉冲的时间间隔,单片机控制步进电机加减法运转可实现的方法有软件和硬件两种,软件方法指的是依靠延时程序来改变脉冲输出的频率,其中延时的长短是动态的,软件法在电机控制中,要不停地产生控制脉冲,占
22、用了大量的CPU时间,使单片机无法同时进行其他工作;硬件方法是依靠单片机内部的定时器来实现的,在每次进入定时中断后,改变定时常数,从而升速时使脉冲频率逐渐增大,减速时使脉冲频率逐渐减小,这种方法占用CPU时间较少,在各种单片机中都能实现,是一种比较实用的调速方法。第6页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书3步进电机的控制原理3.1四相步进电机的控制要求：(1)能对四相步进电机的转速进行控制；(2)可实现对四相步进电机的正反转控制；(3)能对四相步进电机的步数进行控制。3.2运动速度的控制步进电机的转速取决于输入的脉冲频率。从图1可以看出，当改变输入脉冲的周期时，ABCD四相绕组高低电平的宽
23、度将发生变化。这就导致通电和断电变化的速率发生变化，使电机转速发生变化。所以调节输入脉冲的周期就可以控制步进电机的运动速度。图3.1脉冲分配波形图3.3正、反转控制步进电机的正、反转控制可通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向，四相双四拍步进电机通电顺为ABBCCDDAAB时电机正转；当绕组按ADDCCBBAAD顺序通电时电机反转因此，可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序，或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现。第7页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书4步进电机电路图4.1步进电机驱动电路图4.1中仅为一相的驱动电路。其余三相与之相同在图
24、3中三极管T1起开关作用。当三极管截止时，无集电极电流流通，开关相当于断开；当三极管饱和时，流过的集电极电流最大。开关相当于闭合，该开关“动作”可由加于基极的电流来控制。由T2、T3两个三极管组成达林顿式功放电路，驱动步进电机的4个绕组使电机绕组的静态电流达到近2A。电路中使用光电耦合器将控制和驱动信号隔离。当控制输入信号为低电平时，T1截止，输出高电平，则红外发光二极管截止，光敏三极管不导通因此绕组中无电流流过；当输入信号为高电平时，T1饱和导通，于是红外发光二极管被点亮，使光敏三极管导通，向功率驱动级晶体管提供基极电流使其导通，绕组被通以电流。第8页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书
25、5算法的设计：算法对于步进电机调速系统设计是一个相当重在的环节，因为只有确定了算法之后才能对步进电机的速度进行准确的控制，并时也能达到精确的调速目的。同时算法也是编写软件的前提与基础。控制算法有多种，常用的两种算法是PID和模糊控制算法。PID控制与模糊控制是两种常用的控制方法,但它们还存在一些不足,如一般PID控制容易产生超调、模糊控制的稳态精度不高,在这两种控制方法基础上进行改进,可产生多种更好的控制方法。本文采用的复合PID控制算法和带动态补偿的模糊控制算法克服了以上缺陷,取得了较好的实验效果。5.1PID控制算法PID调节的实质就是根据输入的偏差值,按比例、积分、微分的函数关系,进行运
26、算,将其运算结果用以输出控制,将基本PID算式离散化可得到位置型PID控制算法,对位置型PID进行变换可得到增量型PID控制算法。对控制精度要求较高的系统一般采用位置型算法,而在以步进电机或多圈电位器做执行器件的系统中,则采用增量型算法。PID是一种工业控制过程中应用较为广泛的一种控制算法，它具有原理简单，易于实现，稳定性好，适用范围广，控制参数易于整定等优点。PID控制不需了解被控对象的数学模型,只要根据经验调整控制器参数,便可获得满意的结果。其不足之处是对被控参数的变化比较敏感。但是通过软件编程方法实现PID控制,可以灵活地调整参数。,尽管近年来出现了很多先进的控制算法，但PID控制仍然以
27、其独有的特点在工业控制过程中具有相当大的比重，且控制效果相当令人满意。它的控制规律的数学模型如下：*MERGEFORMAT*MERGEFORMAT(5-1)或写成传递函数形式：*MERGEFORMAT(5-2)式中，e(t)：调节器输入函数，即给定量与输出量的偏u(t)：调节器输出函数。Kp：比例系数；T：积分时间常数；T：微分时间常数。第9页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书将式（2-1）展开，调节器输出函数可分成比例部分、积分部分和微分部分，它们分别是:比例部分比例部分的数学表达式是*MERGEFORMAT,p在比例部分中，Kp是比例系数，Kp越大，可以使系统的过渡过程越快，迅速消除
28、静误差；但Kp过大，易使系统超调，产生振荡，导致不稳定。因此，此比例系数应选择合适，才能达到使系统的过渡过程时间短而稳定的效果。图为比例调节器（5-3）比例调节器其中：U控制器的输出*MERGEFORMAT比例系数E调节器输入偏差*MERGEFORMAT控制量的基准比例作用：迅速反应误差，但不能消除稳态误差，过大容易引起不稳定比例积分微分调节器如图5.1所示:图5.1但PID算法有两种分别为:位置式、增量式.第10页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书位置式PID控制算法（5-4）（5-5）由(5-5)与(5-6)式可以推出下式（5-6）位置式控制算法提供执行机构的位置uk，需要累计Ek.
29、增量式PID控制算法（5-8）由(1)与(2)式可推出下式:（5-10）(5-9)增量式控制算法提供执行机构的增量*MERGEFORMAT只需要保持.现时以前3个时刻的偏差值即可.增量式算法不需做累加，计算误差和计算精度问题对控制量的计算影响较小；位置式算法要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累计误差。控制从手动切换到自动时，位置式算法必须先将计算机的输出值置为原始值*MERGEFORMAT时，才能保证无冲击切换；增量式算法与原始值无关，易于实现手动到自动的无冲击切换。在实际应用中，应根据被控对象的实际情况加以选择。一般认为，在以闸管或伺服电机作为执行器件，或对控制精度要求较高的系统中，应当
30、采用位置式算法；而在以步进电机或多圈电位器作执行器件的系统中，则应采用增量式算法。因本次设计对步进电机的调速范围与控制精确的要求,应采用增量式PID控制：系统的流程框图如5.2所示:第11页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书图5.2步进电机调速系统的控制流程图第12页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书6步进电机程序设计梯形图(部分)(1)、转速控制由脉冲发生器产生不同周期T的控制脉冲，通过脉冲控制器的选择，再通过环形分配器使四个输出继电器Y0、Y1、Y2和Y3按照双四拍的通电方式接通。(2)、正、反转控制通过正、反转驱动环节(调换相序)，改变Y0、Y1、Y2和Y3接通的顺序以实现步
31、进电机的正、反转控制。即图6.1(3)、步数控制通过脉冲计数器，控制四拍时序脉冲数以实现对步进电机步数的控制。系统控制步进电机的梯形图(部分)如图6.2所示。图6.2第13页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书6.1正反转程序流程图图6.3正反转程序流程图第14页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书6.2转速快慢程序流程图图6.4第15页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书7方案的论证7.1控制方式的确定步进电机控制虽然是一个比较精确的，步进电机开环控制系统具有成本低、简单、控制方便等优点，在采用单片机的步进电机开环系统中，控制系统的CP脉冲的频率或者换向周期实际上就是控制步进电机
32、的运行速度。系统可用两种办法实现步进电机的速度控制。一种是延时，一种是定时。延时方法是在每次换向之后调用一个延时子程序，待延时结束后再次执行换向，这样周而复始就可发出一定频率的CP脉冲或换向周期。延时子程序的延时时间与换向程序所用的时间和，就是CP脉冲的周期，该方法简单，占用资源少，全部由软件实现，调用不同的子程序可以实现不同速度的运行。但占用CPU时间长，不能在运行时处理其他工作。因此只适合较简单的控制过程。定时方法是利用单片机系统中的定时器定时功能产生任意周期的定时信号，从而可方便的控制系统输出CP脉冲的周期。当定时器启动后，定时器从装载的初值开始对系统及其周期进行加计数，当定时器溢出时，
33、定时器产生中断，系统转去执行定时中断子程序。将电机换向子程序放在定时中断服务程序中，定时中断一次，电机换向一次，从而实现电机的速度控制。由于从定时器装载完重新启动开始至定时器申请中断止，有一定的时间间隔，造成定时时间增加，为了减少这种定时误差，实现精确定时，要对重装的计数初值作适当的调整。调整的重装初值主要考虑两个因素一是中断响应所需的时间。二是重装初值指令所占用的时间，包括在重装初值前中断服务程序重的其他指令因。综合这两个因素后，重装计数初值的修正量取8个机器周期，即要使定时时间缩短8个机器周期。用定时中断方式来控制电动机变速时，实际上是不断改变定时器装载值的大小。在控制过程中，采用离散办法
34、来逼近理想的升降速曲线。为了减少每步计算装载值的时间，系统设计时就把各离散点的速度所需的装载值固化在系统的ROM中，系统在运行中用查表法查出所需的装载值，这样可大幅度减少占用CPU的时间，提高系统的响应速度愿大多数步进电机运动控制系统都运行在开环状态下，因为成本较低，并可提供运动控制技术固有的位置控制，无须反馈。但是，在某些应用中，需要更多的可靠性、安全性或产品质量的保证，因此，闭环控制也是一种选择.以下是一些实现步进电机闭环控制的方法：1)步进确认，这是最简单的位移控制，使用一个低值的光学编码器计算步进移动的数量。一个简单的回路与指令校验的步进电机比较，验证步进电机移动到预计的位置；第16页
35、共21页中北大学计算机控制课程设计说明书2)反电动势,一种无传感器的检测方法，使用步进电机的反电动势（eleCtromotiveforCe，emf）信号，测量和控制速度。当反电动势电压降至监测探测水平时，闭环控制转为标准开环，完成最终的位移移动；3）全伺服控制，指全时间的使用反馈设备，用于步进电机-编码器、解码器、或其它反馈传感器上，从而更为精确地控制步进电机位移和转矩。其它的方法包括各种不同的反电动势控制电机参数测量和软件技术，一些制造企业都会使用这些方法。这里，步进驱动监控和测量电机线圈，使用电压额电流信息提高步进电机控制。正阻尼使用这一信息阻挡振动的速度，产生更多的可用的转矩输出，降低转
36、矩的机械振动损耗。无编码器安装监测采用信息检测同步速度的损耗。传统步进电机控制通常采用反馈设备和非传感方法，是有效的实现带有安全需求、危险状况或高精确度要求的运动应用的方法。大多数基于步进电机的系统，一般都运行在开环状态下，这样可提供一个低成本的方案。事实上，步进系统可提高位移控制的的性能，且不需要反馈。但是，当步进电机在开环时运行，在命令步幅和实际步幅之间会有同步损耗的可能。闭环控制，是传统步进控制的一个部分，能有效地提供更高地可靠性、安全性或产品质量。在这些步进系统中，反馈设备或间接参数传感方法的闭环能进行校正或控制失步、监测电机停滞，以及确保更大的可用转矩输出。近期，步进电机的闭环控制（
37、CLC）还能帮助执行智能分布运动架构。然而，开环操作会有失步的风险，这将产生定位失误。但与伺服系统中使用的编码器相比，闭环步进电机采用的编码器成本更低。故选择闭环控制。7.2驱动方式的确定并于步进电机的驱动一般有两种方法，一种是通过CPU直接来驱动，这种方法一般不宜采用，因为CPU的输出电流脉冲是特别小的它不能足以让步进电机的转动；别一种是通过CPU来间接驱动，就是把从CPU输出的信号进行放大，然后直接驱动或是再通过光电隔离间接来驱动步进电机，这种方法比较安全可靠。固本次设计应采用CPU间接驱动步进电机。用编码器还的测速发电机作为转速测量工具,因为选择了闭环控制，就必须有反馈元件，反馈元件一般
38、有两种，一种是采用同轴的测速发电机，把步进电机的转速反馈回来，然后通过显示器显示出来并对步进电机进行调节；别一种是通过光同轴的电编码器把步进电机的转速反馈回来对步进电机进行调节；两者相比，后者的设计比较简单，价格便宜，安全可靠，污染少。固一般采用后者，用光电骗码器作为反馈元件。第17页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书7.3驱动电路的选择步进电机的驱动电机有多种，但最为常用的就是单电压驱动、双电压驱动、斩波驱动、细分控制驱动等。单电压驱动是步进电机控制中最为简单的一种驱动电路，它在本质上是一个单间的反相器。它的最大特点是结构简单，因它的工作效率低，特别是在高频下更显的突出。它的外接电阻R
39、要消耗相当一部分的热量，这样就会影响电路的稳定性所以此种驱动方式一般只用在小功率的步进电机的驱动电路中。双电压驱动是电路一般采用两种电源电压来驱动，因这两个电源分别是一个为高压一个为低压，因此也称为高低压驱动电路。双电压驱动电路的缺点是在高低压连接处电流出现谷点，这样必然引起力矩在谷点处下降。不宜于电机的正常运行。对于斩波电路驱动则可以克服这种缺点，并且还可以提高步进电机的效率。所以从提高效率来看这是一种很好的驱动电路，它可以用较高的电源电压，同时无需外接电阻来限定期额定电流和减少时间常数。但由于其波形顶部呈现锯齿形波动，所以会产生较大的电磁噪声。细分驱动是用脉冲电压来供电的，对于一个电压脉冲
40、，转子就可以转动一步，一般会根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕阻会轮流切换，固可以使步进电机的转子旋转。细分控制的电路一般分为两类，一类是采用线性模拟功率放大器的方法获得阶梯形电流，这种方法简单，但效率低。别一种是用单片机采用数子脉宽调制的方法获得阶梯电流，这种方法需要复杂的计算可使细分后的步距角一致。但因本次设计对步进电机的精度要求比较高转速的调节范围比较广，固应选用驱动芯片8713来驱动，并通过软件来实现步进电机的调速。7.4基本方案的确定因本次设计的要求，选用三相三拍步进电机，单片机选用89C51作为控制器。选取用8279来驱动显示和键盘。选用8713作为步进电机的驱动芯片并通过光电
41、耦合来驱动步进电机。然后由于步进电机同轴的光电编码器作为反馈元件，并把反馈回的信号经CPU处理后再由显示器显示出来。但由键盘输入的速度数值了得通过显示器来显示，固本次设计要两排显示，一排来显示给定的转速一排来显示实际的转速。系统原理框如图所示：第18页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书图7.1系统原理框图第19页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书8总结在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也
42、学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础第20页共21页中北大学计算机控制课程设计说明书参考文献1张洪润,蓝清华.单片机应用技术教程M.北京:清华大学出版社,1997.2秦曾煌.电工学M.北京:高等教育出版社,1999.3常斗南,等.可编程序控制器原理、应用、实验M.北京:机械工业出版社,1998.4于海生,等.微型计算机控制技术M.北京:清华大学出版社,1999.5王福瑞,等.单片机微机测控系统设计大全M.北京:北京航空航天大学出版社,1998.6陈理壁.步进电机及其应用M.上海:上海科学技术出版社,1989.7刘保延,等.步进电机及其驱动控制系统M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.8季维发,过润秋,严武升等.机电一体化技术M.北京:电子工业出版社,1995.9郭敬枢,庄继东,孔峰.微机控制技术M.重庆:重庆大学出版社,1994.10刘国荣.单片微型计算机技术M.北京:机械工业出版社,1996.第21页共21页第 23 页 共 23 页