直流电机高精度数字控制系统

2.1.2电机的速度控制程序
如图6所示,电机速度控制中，ATmega128接收PC机发来的电机目标速度,根据速度方向驱动电机转向，其定时器计算出实际速度后和目标速度比较，相应地增大或减小PWM占空比，改变速度大小，直到电机运行在期望的速度上。

程序运行后,实际测得角度控制的稳态误差在±0.005 7 rad，速度控制的动态误差在±0.013 1 rad/s，具有较高的精度和稳定性。在实际使用中，可以采用先进算法编制控制程序，进一步提高系统的控制性能。
作为比较，将相同的控制算法在PC上实现，通过全数字直流伺服驱动器上驱动电机，测得角度控制的稳态误差是±0.004 rad，速度控制的动态误差是±0.008 rad/s。可见本系统的控制精度与伺服驱动器的控制精度接近，而成本低于后者，具有很大优势。
2.2 PC机控制界面的VC程序设计
　 PC机控制界面将目标转动角度和速度发送给单片机，同时接收单片机发来的实时角度和速度并以曲线形式显示。控制界面基于对话框的结构，使用VC自带的MSComm控件和单片机通信[4]。该控件重要属性设置如下：
　 ①本文使用PC机的串口1通信，故串口编号CommPort设置为1；
　 ②设单片机发来的一个有效角度或速度数据的字节数为n，则从输入缓冲区一次读取的字节数InputLen属性设置为n；
　 ③输入缓冲区长度InBufferSize设置为n的整数倍，防止读取数据出错；
　 ④产生接收事件的阈值RThreadshold设置为n，表示缓冲区中有一个及以上有效数据时就接收；
　 ⑤输出缓冲区长度OutBufferSize设置为n的整数倍；
　 ⑥产生发送事件的阈值RThreadshold设置为n。
以上属性设置完毕后打开串口，在事件驱动函数中接收数据，依次将其转换为绘图设备区域中Y轴上的像素值，同时顺序连接各点绘制曲线并更新，实时表示电机转动角度和速度的变化。如图7所示，是电机速度控制界面的截图，横轴表示时间，纵轴表示转速，曲线的跳跃是电机速度方向的改变。

本文提出一种直流电机高精度数字控制系统的实现方法，设计了PC机上的控制界面。该系统硬件结构简单可靠、性价比高，系统可以达到很高的控制精度，并进行了软件验证，采用先进算法后可以进一步提高控制性能。
参考文献
[1] ATMEL. ATmega128 Data Sheet.Rev.2467R-AVR-06/08.
[2] 史晓娟,李海芹.基于CPLD的四倍频鉴相计数电路在运动控制器中的应用[J].制造技术与机床,2008(6):85-87.
[3] INTERSIL. HIP4080A Data Sheet. www.int-ersil.com.
[4] 张筠莉,刘书智.Visual C++实践与提高.串口通信与工程应用篇[M].北京:中国铁道出版社,2006:21-45.