基于AT89C51单片机的电机软启动器设计

基于 AT89C51 单片机的电机软 启动器设计摘要本设计主要是通过软硬件来控制异步电动机的启动过程，以 AT89C51 单片机为核心组成的控制系统，运用模糊原理中良好的鲁棒性能，并借鉴其他人的经验，采用分段模糊控制，并加入积分环节，建立模糊控制表，通过对硬件的选择、软件程序的设计，改善系统 的启动性能， 实现了较高精度控制，抑制稳态颤振，减小电动机在启动过程中对电网冲击的影响。通过软件编程实现了模糊控制，节约了硬件，克服了传统 PID 控制超调量大的问题。该系统精度高、 动态响应快、开放性好、可靠性高，易于工程实现。关键词：模糊控制，异步电机， 单片机，鲁棒性According to the soft starter design of the electrical engineering of a machine of AT89C51AbstractThis design mainly control asynchronous motors starting process by software. The programable logic control is control core. In design, introduce motor starting process control speed theorist and fuzzy control system, using fuzzy robustness, we create fuzzy control calendar. Through choosing hardware and designing program, we improve systems control speed. Then we can finish asynchronous motor software start process. The error, which is produced by machine control system driven by induction motor, will get more and more influence on system accuracy with the increasing work speed. Fuzzy logic provides functional capability without the use of a system model or the characteristrics associated with capturing the approximate, varying values found in real world system. To reduce the steady error produced by classic fuzzy controller, this paper proposes a method of different fuzzy controller at the two error stage. The input of the plant is deduced by PI algorithm from the output of defuzzification that can obtain high performance and sufficiently restrain the steady vibration. That paper describes how to develop a high accuracy fuzzy controller. Key words: Fuzzy-control，Asynchronous motor，Single chip microprocessor， Robustness目 录1 绪论 .12 电动机软启动的设计原理 .12.1 基础理论 .12.2 晶闸管 .22.3 启动的工作原理 .23 模糊控制器设计 .33.1 模糊控制思路 .33.2 语言变量、语言值和论域的选择 .43.3 语言变量和的赋值表的建立 .43.4 建立模糊控制规律表 .63.5 模糊条件 推理 .73.6 量化因子 KE, KEC 和比例因子 KU 的确定 .83.7 提高稳态精度并考虑克服颤振 .94 硬件电路的设计说明 .104.1 硬件系统结构示意图 .104.2 硬件系统软启动电气原理图 .104.3 硬件系统电路框图 .124.4 可靠性及采取的相关措施 .125 软件设计 .135.1 模糊控制的编程思路 .135.2 主程序 .145.3 初始化程序 .145.4 子程序 .155.5 中断程序 .156 结束语 .15谢辞 .15参考文献 .161 绪论在现代工业设备中，三相异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低廉、维修方便、寿命长等优点，因此它在工业生产中应用极 为广泛。但是异步 电动机在启动过程中，瞬时电流冲 击大，通常是 额定电流的 47 倍，而且启 动转矩小，启动转矩冲击也很大。这将 对电动机本身、拖 动设备 和电源设备的使用寿命有很大的影响，同时对电网电压 也会造成很大的冲击，影响同一电网其他电气设备正常运行。在大、中功率异步电动机的启动过程中必须 限制启动电流。随着工厂生产规模的扩大和自动化程度的提高，交流电机应用越来越广泛。传统启动异步电动机的方法很多，启动电流虽然得到限制，但仍然有电流冲击。由于异步电动机具有参数时变、严重非线性特性、 强 耦合性等不确定因素，采用传统 PID 闭环控制解决异步电动机在启动过程中电流冲击，存在如下问题：（1）异步电动机启动过程中的闭环控制是非线性时变系统；（2）PID 控制要求建立精确的数学模型，由于被控对 象的数学模型不清楚， 现 有的数学模型也不易于过程实现，难 以建立精确的数学模型；（3）PID 参数的调整也将是很困难的事。由于模糊控制主要是模仿人的控制经验而不是依赖于控制对象数学模型，因此模糊控制能近似的反映人的控制行为，无需建立控制对象的精确数学模型。本设计 的软启动器，运用模糊控制原理， 设计模糊控制器，通过软件编程适时改变双向晶闸管的导通角，控制电机端电压，减小启动电流， 实现适当提高启动转矩和启动过程电流冲击小的软启动过程 1。2 电动机软启动的设计原理2.1 基础理论轻载运行降压可减小电动机的损耗,异步电动机的损耗 P可用下式表示：P=Pcu1+Pcu2+PFe+Ps+Pm式中：P cu1、Pcu2-定子和转 子铜耗;Ps-杂散损耗;P Fe-铁耗 Pm-机械损耗;当电机轻载时，输出功率减少，同时转子铜损 Pcu2 随之降低；但 PFe 、Pm 基本不变。由于励磁电流保持不 变，定子 铜损 Pcu1 降低并不明显，因此电机效率和功率因数有较大幅度的降低。如果在轻载时能适当降低输入电压（因电机铁耗PFe 与电压平方成正比，励磁电流也因磁通的减少而下降，使 Pcu1 减少，从而降低了总损耗 p），使效率和功率因数得到电提高 2。但应注意端电压也不能过分降低，为了保持同样的轻载转矩，当电压和磁通过份降低时，转子电流必然回升，这时，P cu1 的降低程度就减少，甚至还会引起它们增大；此外过份降低电压有可能使电机带不动负载而产生堵转故障。2.2 晶闸管晶闸管是在半导体二极管三极管之后发现的一种新型的大功率半导体器件，它是一种可控制的硅整流元件，亦称可控硅。工业上常用的异步电动机都是三相的，因此晶闸管交流调压电路大都采用三相交流调压电路。将三对 反并联的晶闸管（或三个双向晶闸管）分别接至三相负载就构成了一个典型的三相交流调压电路。负载可以是 形连接，也可以是 Y形连接。通过双向晶闸管相位控制以实现降压节能。晶闸管的导通角大小是通过检测电动机的电压与电流之间位移角亦可近似当作功率因数角去实现的。当 负载较大时其负载电流滞后于电压的位移角即功率因数角 就小，也就是功率因数高。同样当负载较小时其负载电流滞后于电压的位移角即功率因数角就大，也就是功率因数低。通过检测上述功率因数角 的变化去控制晶闸管的导通角，亦即使负载大时导通角大，电动机的工作电压高。反之负载小电动机的工作电压就低 3。2.3 启动的工作原理软启动器设计的基本原理是以不同的速率增加晶闸管的导通角，使电机端电压渐增， 这样，既可以大大减小启动电流，又不影响启动转矩。启动电流、电压根据负载转矩变化连续可调，此处采用的技术为启动开始后逐渐升压，启动电流平稳地增加，然后进入恒流软启动。这里采用了大功率晶闸管，而且使电机启动时的启动电流可根据工况的需要而预先设定并连续可调，并使电机在启动电流始终维持在所设定的电流值，避免了启动冲击电流。由图 1 可见，全电压直接启动的启动电流为额定值的 6 倍。该电流在电动机图 1 几种启动方式的比较接近 50%转速前几乎不变，这样大的启动冲击电流会给电网带来不良影响（如当配电网容量不足或缺少足够调节能力时，大功率电动机启动会引起严重的线路压降）。同时我们还知道，在一般自耦变压器降压起动时（主要在起动过程即结束时），会有二次冲击电流，该冲击电流当然也同样会给配电系统带来不良影响。但恒流软启动则可根据工况的需要将启动电流设定在所需要的电流值上，启动时该电流基本恒定 4。但在一些工况中我们发现有些设备要求启动力矩很大（如搅拌机，皮带输机等重载启动），因此以后还 需派生阶跃恒流软启动和脉冲恒流软启动系列，如图2 所示， 这样就可较好地解决了该节电控制器可适用各种工况的要求。阶跃恒流软启动 脉冲恒流软启动图 2 两种特殊启动方式t 0 t 0电流 I 电流 I全压启动自耦降压启动恒流软启动3 模糊控制器设计3.1 模糊控制思路模糊控制系统是一种自动控制系统，它以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑的规则推理为理论基础，采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环控制结构的数字控制系统。它的组成核心是具有智能性的模糊控制器，这 也就是它与其他自 动控制系统的不同之处，模糊控制系统也是一种智能控制系统。模糊控制技术是一种由模糊数学、计算机科学、人工智能、知 识工程等多门学科领域相互渗透，理论性很强的科学技术， 实现这 种模糊控制技术的理论，即称为“模糊控制理 论”。因此模糊控制系 统组成由单片机、模糊控制器、 输入/输出接口、执 行机构、被控对象和测量装置等五部分组成。如图 3 所示。根据工程实际采用如图 4 所示的模糊控制系统框图模糊控制能克服传统 PID 控制超调量大的问题，但是普通的模糊控制存在稳态精度差和稳态颤振问题。因此，本文采用双模模糊控制，并加人积分环节，这样施加在被控对象上的控制量 u 具有非线性 PID 控制律。提高了稳态精度，有效抑制了颤振现象。u E U + + n+ + ec ECns u1E U +ec EC +图 4 模糊控制系统示意图A/D D/A 执行机构模糊控制器被控制量被控对象测量装置给定值图 3 模糊控制系统组成框图 Kes Kec粗调控制规则KuKi被控对象Ke1s Kec1细调控制Ku1Ki1 1/s3.2 语言变量、语言值和论域的选择模糊控制器的输入语言变量选为电机的电流信号 e 及其变化率 e，而其输出语言变量可选为电机的端电压 u 这样就为转速控制系统确定了一个双输入单输出的模糊控制器。输入语言变量误差 E 、误差变化 EC 以及输 出语言变量 U 的论域均选为- 6 ，- 5 ， ，- l , 0 , l ， 5 , 6 要提高基本模糊控制器的精度和跟踪性能，就必须对语言变 t 取更多的语言值，即分档越 细，性能越好，但同时规则数和系统的计算量也大大增加影响调试和控制的实时性。因此，在工程 实际应用中，必须选择一个合适的分档次数，使得控制系统既能满足控制精度要求和实时性要求又能易于工程实现。鉴于此，此 处 E、 EC 和 U 的语言值均选为 PB、PM、PS、ZE、NS、NM、NB。3.3 语言变量和的赋值表的建立语言变量的模糊子集的隶属度函数 (x)究竟选用哪一种好，目前没有统一的理论依据。在工程应用的实际 中，通常根据 经验和实际 控制要求确定模糊隶属度函数一般情况下，高斯模糊隶属度函数的正态分布特性能满足大部分工程的精度要求和控制性能，所以采用高斯模糊隶属度函数。其数学表达= （1）XAebax)(2图 5 隶属度函数图选定隶属度函数 (x)的类型之后还得注意它的形状隶属度函数的形状对控制效果影响很大，如图 5 所示， 图中窄型隶属函数 (x)反映模糊集合 A 具有高分辨率特性，控制的灵敏度高；宽型隶属函数 (x)反映模糊集合具有低分辨率。uA(x) uA(x) uA(x)10t控制的灵敏度低一般在系统误差较大的范围内，采用低分辨率隶属函数，而在系统误差较小时，采用具有高分辨率隶属函数确定隶属度函数后并根据操作者实际经验修正可得如下列表格所示的语言变 t 的赋值 表。表 l3 所示的分别是语言变量 E , EC 和 U 的赋值表。表 1 语言变量 E 的赋值表表 2 语言变量 EC 的赋值表表 3 语言变量 U 的赋值表U语言值-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6PB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.8 1PM 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.7 1 0.7 0.2PS 0 0 0 0 0 0 0.1 0.7 1 0.7 0.1 0 0ZE 0 0 0 0 0 0.5 1 0.5 0 0 0 0 0NS 0 0.1 0.7 1 0.7 0.1 0 0 0 0 0 0 0NM 0.1 0.8 1 0.7 0.1 0 0 0 0 0 0 0 0NB 1 0.75 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0E语言值-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6PB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.75 1PM 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.75 1 0.7 0.2PS 0 0 0 0 0 0 0.1 0.7 1 0.75 0.2 0 0ZE 0 0 0 0 0 0.5 0.5 0.5 0 0 0 0 0NS 0 0.2 0.75 1 0.7 0.1 0 0 0 0 0 0 0NM 0.2 0.75 1 0.75 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0NB 1 0.75 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0EC语言值-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6PB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.8 1PM 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.8 1 0.8 0.2PS 0 0 0 0 0 0 0.1 0.7 1 0.7 0.1 0 0ZE 0 0 0 0 0 0.5 1 0.5 0 0 0 0 0NS 0 0.1 0.7 1 0.7 0.1 1 0 0 0 0 0 0NM 0.1 0.8 1 0.7 0.1 0 0 0 0 0 0 0 0NB 1 0.75 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 03.4 建立模糊控制规律表将操作者在控制过程中的实践经验加以总结建立模糊控制规则，通过总结操作者手动控制策略。可建立 变频器控制的异步电动机转速控制规则的模糊状态表。见 表 4 所示表 4 模糊控制规则表ECENB NM NS ZE PS PM PBPB PB PB PM PM PS ZE ZEPM PB PB PM PS PS ZE ZEPS PM PM PS PS ZE NS NMZE PM PS PS ZE NS NM NMNS PM PS ZE NS NM NM NBNM ZE ZE NS NM NM NB NBNB ZE ZE NS NM NB NB NB3.5 模糊条件推理a) 设有 A、B、C 分别是论域上 X、Y、Z 的模糊子集，则由模糊条件语句“if A and B then C”所决定的模糊关系 R 由下式计算出。R=（AB）rC （2）其中（AB） r为模糊关系矩 阵（AB ）nm 构成的 nm 维列向量，和分别是模糊集合 A 与 B 的论域元素数。基于推理合成规则，可求得在给定输入模糊集合 A 及 B 下对应的输出模糊集合 C1 为C1=（AB）rR （3）其中（ AB）r为（AB） r 的转置。b) 根据表 4 中的模糊条件语句确定模糊关系 Ri（i=1,2,49）,其中 R1R49分别计算为R1= )()(PBNBUECTR49= NP然后根据公式进行模糊关系的并运算可求得转速控制的中模糊关系 R，即R=R1R2R49= （5） 491(4)c) 由于语言变量误差 E 和误差变化 EC 的赋值表，针对论域-6，-5，-1，0，1，5，6中所有元素的所有 组合，根据公式（3）求取相应的语言变量的控制量变化 U 的模糊集合，并根据公式（6）加权平均法去模糊。X0= j=1,2,169,n=6 （6）nixjuiji)(其中 x1 为论域中的每个元素，u1(x1) 为其隶属度，平均值 x0 就是应用加权平均法为模糊集合 Uj 求得的判决结果对 x0 取整可得对应的实际控制量变化值。 计算 j = l , 2 ， ， 169 所有模糊集合 Uj 的判决结果，并根据操作者经验修正，便可得如表 5 所示的查询表在实际工程应用中，只将表 5 所示的已经算好的查询表存入到控制器内存中查询运算这样在线的计算里就不大实时性也有了保证。3.6 量化因子 Ke, Kec 和比例因子 Ku 的确定在工程实际中如何根据系统的性能快速确定量化因子 Ke, Kec 和比例因子 Ku，目前 还没有 统一的标 准。 Ke ,Kec 和 Ku 三者互相影响和 牵制 选择时应综合考虑Ke 越大系统上升速率越快，超调量越大，系统的调节时间增长严重时会产生振荡乃至不稳定；但 Ke 过小，系统上升速率过小，影响稳态精度Kec 越大，系统 状态变化的抑制能力越大，增强了系统稳定性；但 Kec 过大，对系统输出上升速率过小，过渡过程时间变长， Kec 过小 输出上升速率过大严重时会导致系统产生过大的超调乃至振荡。Ku 增大，系统响应速度加快，但 Ku 过大会导致超调量大乃至振荡或发散 Ku 过小，系 统输出上升速率较小，快速性变差，稳态精度差。通常的模糊控制器具有非线性 PD 控制律，比例因子 Ke, Kec 分别相当于模糊控制的比例作用和微分作用的系数.根据工程实际中的调节经验，在模糊控制器的参数确定过程中首先根据实际对象所允许的最大稳态误差按一定比例设定 Ke, Kec，Ku= 1 . 首先调整 Ke，增大 Ke，每次翻倍，即以 2 Ke，的速率递增，直至出现振荡，然后返回振荡前一步的值作为 Ke 的值接着确定 Kec，增大 Kec，每次翻倍，即以 Kec 的速率递增直至影响系统调节时间超出规定的允许值，然后返回前一步的值 作为 Kec 值适当地增加 Ku 直至系统出现振荡。最后再根据实际控制情况微调，在异步电动机的转速模糊控制过程中，最终确定 Ke = 0.01667 , Kec =0.1 , Ku = 2 , Ki = 0.8.表 5 模糊控制粗查询表 ec(y1)e(x1)-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-6 6 6 6 5 5 5 5 4 3 1 0 0 0-5 6 5 5 5 5 5 5 4 3 1 0 0 0-4 5 5 4 4 4 4 4 3 2 0 0 0 0-3 4 4 4 3 3 3 3 2 1 0 -1 -1 -1-2 4 4 3 3 3 2 2 1 0 0 -1 -1 -2-1 3 3 2 2 1 1 1 0 0 -1 -1 -2 -30 3 2 1 1 1 0 0 0 -1 -1 -2 -2 -31 2 1 1 1 0 0 0 -1 -1 -2 -2 -3 -32 1 1 0 0 0 -1 -1 -1 -2 -3 -3 -4 -43 0 0 0 0 -1 -1 -2 -3 -4 -4 -4 -4 -54 0 0 0 -1 -1 -2 -3 -4 -4 -4 -4 -5 -55 0 0 0 -2 -3 -4 -5 -5 -5 -5 -5 -6 -66 0 0 0 -3 -4 -5 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -63.7 提高稳态精度并考虑克服颤振根据上述模糊查询表控制的异步电机转速误差大，而且存在颤振现象为解决精度和颤振的问题，首先将控制分段，在电流大于 给定分模值时，仍然采用表 5 所示的查询表；而在电流小于给定分模值时采用表 6 所示的细调查询表,此查询表对应的 Ke = 0.35，Kec0.25,Ki = 0.5 。同时将输出 U 经过 比例积分环节。经过调整措施后，系统的控制性能大大改善，有效抑制了颤振，精度大大提升，稳态精度控制在 8 之内表 7 、表 8 分别给出了粗调后和细调后的表 6 模糊控制细查询表异步电机转速模糊控制的误差和调节时间等有关数据图 4 给出了实验结果。实验 表明：模糊控制较 PID 调节具有更好的动态响应性能，超调量小；而带积分环节的分段模糊控制比经典模糊控制具有更好的稳态性能，而动态性能却相差无几 5。ce (y1)e(x1)-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-6 3 3 3 2.5 2.5 2.5 2 2 1.5 1 0.5 0 0-5 3 2.5 2.5 2.5 2 2 1.5 1.5 1 0.5 0.5 0 0-4 2.5 2.5 2 2 2 1.5 1.5 1 1 0.5 0 -0.5 -0.5-3 2.5 2.5 2.5 2 2 1.5 1.5 1 0.5 0 -0.5 -0.5 -1-2 2.5 2.5 2 2 1.5 1.5 1 0.5 0 -0.5 -0.5 -1 -1.5-1 2 1.5 1.5 1 1 0.5 0.5 0 -0.5 -0.5 -1 -1 -1.50 1.5 1.5 1 1 0.5 0.5 0 -0.5 -0.5 -1 -1 -1 -1.51 1.5 1 1 0.5 0.5 0 -0.5 -0.5 -1 -1 -1.5 -1.5 -22 1 1 0.5 0.5 0 -0.5 -0.5 -1 -1 -1 -1.5 -1.5 -23 1 0.5 0.5 0 -0.5 -0.5 -1 -1 -1.5 -1.5 -2 -2 -2.54 0.5 0.5 0 -0.5 -1 -1 -1.5 -2 -2 -2 -2 -2.5 -2.55 0 0 -0.5 -1 -1 -1.5 -2 -2 -2 -2.5 -2.5 -2.5 -36 0 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -2.5 -3 -3 -3 -3 -34 硬件电路的设计说明4.1 硬件系统结构示意图系统硬件的如图 6 示。左面控制面板上的五个按纽可设定为软停车，急停，停止，启动，状态显示。按 纽上面是显示屏。图 6 交流异步电动机软启动器结构示意图4.2 硬件系统软启动电气原理图以电机的负载电流作为取样源，所取得的电流取样信号用以控制电机的恒流软启动，同时也用以作为电 机过载保护缺相保护的输入信号，这样所取得的电流信号就同时要控制电机软启动和过载保护。而电机恒流软启动所需的电流和电机过载保护设定的电流值相差甚大，甚至可达 45 倍。为此必须在控制时对电机的启动和启动完毕的正常行动加以区别，分别以上述不同的电流值在不同可控硅模块A B C NA B C NU V W主控板面板需要时进行分别控制，如图 7 示。在控制过程中，为提高整体系统的精确性及鲁棒性选用双模模糊控制器。所谓鲁棒性就是反映控制器受输入扰动，控制系统参数和结构变化等因素影响的严重程度。它直接决定系统 静态和动态性能的好坏。具体原理如下：（1）采样设备将执行机构的瞬时参数反馈输入系统接口。（2）启动 A/D 转换，输入被 测状态。 （3）计算误差和误差变化。（4）给出输入比例因子量化（模糊化），由此查询控制表。（5）启动 D/A 转换，作为模糊控制器 实际模拟量输出。（6）由输出的电流信号控制晶闸管的导通角控制来调节被控电机的端电压。图 7 交流异步电动机软启动器原理框图反馈电路触发电路数字显示D/A 转换M3相序检测整形检测电路稳速负反馈A/D 转换单 片 机FU4.3 硬件系统电路框图硬件电路框图如图 8 示，它以 ATMEL 公司的 AT89C51 系列单片机为核心构成模糊控制器的硬件电路。运算放大器 LM324 把检测到电动机启动电流信号Uiq变为 05V 电压。由键盘输 入的电流给定信号送入 AT89C51，A/D 转换器ADC0809 把检测到的启动电流信号进行采样变为相应的数字信号送给AT89C51。这两种信号在单 片机内进行模糊处理。 8951 单片机内部含有 4KB 闪速存储器，模糊控制所执行的程序、模糊控制表、用于存放模糊控制所必须的变量都存放在 AT89C51 内部 4KB 闪速存储器中，无须再扩展外部程序存储器。D/A 转换器 DAC0832 把 AT89C51 输出的数字量转换为 模拟量，再经运算放大器 LM324 变为 010V 电压信号 Ua 作为双向晶扎管触发电路的控制电压，用于控制触发电路输出脉冲的触发角 a。当电动机达到 额定电压时，驱动电路输出UJC 用于 驱动晶扎管调压电 路中的接触器触点 JC 闭合 6。Uig 由键盘输入 UaUiq LM324图 8 硬件电路框图在整个系统中，选用了国外进口的双向可控硅模块，并要求其反压大于1200V，工作电流为被控电 机额定电流的 2 倍。它是该控制器主回路的控制元件，主控板上的单片机系统可根据现场的相关参数控制可控硅模块的导通角，最终改变被控电机的端电压。工作状态设置由两只 8 位拨码开关组成，可用于设置启动时间、启动电流和启动方式，来满足不同用户 的需要。4.4 可靠性及采取的相关措施为了保证本控制器的质量及其工作的可靠性，在整个设计过程中采取了下列措施。电路设计方面：在电路的设计上， 留有了足够的余量，并且增加了许多的保护电路，如采取了光电隔离 电路，将高 压与低压隔开，既防止了干扰，又保证了ADC0809AT89C51DAC0832驱动电路各部份电路的可靠运行。元器件的选取：本着高可靠性，优良性能的原则，尽量选取工业级。并从 满足使用要求出发，尽量减少品种 规格，并向已有定型 产 品靠拢，以方便采 购和老化筛选。在工作电流、电压和功率值上，相应地留有 13 倍的余量。印制板、整体布局 ：在印制板布局及总装时,尽量做到布局合理,维修方便。整机的散热 ：由于采取了合理的整体布局，并利用 风扇散热就可以满足要求。5 软件设计5.1 模糊控制的编程思路模糊控制器是整个控制系统的核心，首先将表 5 和表 6 中的数据存在内存中，然后根据实际采样值系 统的转速误差 e 和误差 变化e，运用通过专家意见和工人操作规律形成的数据库和规则库做出决策，查得的控制量变化乘以比例因子加到模糊控制输出上，然后 经过积分环节输出。得到控制量 ，通过对晶闸管的导通角控制来调节被控电机的端电压。控制电机实现软启动，减小电流冲击。模糊控制模块的流程图如图 9 所示 6。图 9 软件流程图5.2 主程序这是程序运行的主要程序段，主要实现启动 AT89C51 单片机，并从 A/D 转e=50 ？开 始初始化设定 ke,ke1,kec1,m=n=0 m1=n1=0 ,u=u1=0 等输入采样计算 e,ec,并限幅计算 n=int(kee)m=int(kece)计算 n1=int(ke1e)m1=int(kec1e)查粗调表u=Fig(n+6)13+m+7查细调表u1=Fig(n1+6)13+m+7u=kiu+kuu u1=ki1u1+ku1u结 束换器采集信号，求信号偏差及变化率，通 过查模糊控制表，将控制信号经 D/A 转换后，将三对反并联的晶闸管（或三个双向晶闸管）分别接至三相负载就构成了一个典型的三相交流调压电路。5.3 初始化程序单片机上电时，系统会对自身进行初始化。如定 时器复位除 DM、HR 及计数器外的全部内部器件清零。数据初始化主要对要使用的数据赋初值。程序初始化有的特殊单元在上电工作时，要运行一些初始化程序，才能进行工作。5.4 子程序设计中我们同样采取这种方法，编制了显示子程序、延时子程序等。 A/D 转换子程序流程图如图 10 所示。图 10 软件流程图在一个程序中，往往有许多地方需执行同样的操作，而该操作又不能用循环到最低位吗？启动 A/D 转换采样输入电压信号复位逐次逼近寄存器位指针指向最高位（位）n1转换过程