汽车油门伺服控制系统

摘    要

随着微电子学的突飞猛进、微型计算机的广泛使用、国际上“四化”(数字化、智能化、网络化、微型化)产品逐渐成为主流，使得伺服控制技术获得迅猛发展。展望未来，新器件、新理论、新技术必将驱使伺服系统朝着“智能化”的方向发展，赋予人工智能特性的伺服控制器在进几年内必将获得广泛的应用。中国已加入“WTO”，汽车行业毕竟是一个很大的市场。因此研究出高性能的自主汽车油门伺服控制系统有着很大的开发价值。

本系统主要采用MCS-51系列单片机89C51和专用运动控制芯片LM629以及驱动直流电机的芯片LMD18200来实现对汽车油门的伺服控制。

本系统利用LM629的两大功能：PID算法和对增量式光电码盘产生的功能，大大简化了运动控制系统结构的特点。再此同时还利用单片机的控制灵活、集成度高、产品种类齐全等优点，在有效的实现上述两大功能的基础上，设计出性能稳定、价格低廉、结构简洁、适用于汽车上的油门伺服控制系统。

关键词：伺服控制系统    汽车油门    直流电机    单片机

第一章  绪 论 5

1．1、课题的意义 5

1．2、国内外研究现状 6

1．3、控制要求 7

第二章  控制方案 8

2．1、控制方案的确定 8

2．2、 控制系统的组成 9

2．2．1、微机的选择 9

2．2．2、检测装置的选择 10

2．2．3、运动控制器的选择 10

2．2．4、驱动控制器的选择 11

2．2．5、外围设备 13

2．3、系统总体方框图 14

第三章  控制算法的研究 15

3．1、直流伺服电机的数学模型 15

3．2、PID控制算法 15

3．3、仿真研究 17

第四章  系统硬件设计 19

4．1、电控单元（EUC）的设计 19

4．1．1、89C51的工作特点 19

4．1．2、89C51的引脚图及引脚功能 19

4. 1. 3、时钟振荡器： 23

4．1．4、89C51的最小系统 24

4．2、位置检测器的设计 24

4．2．1、增量式光电编码器的结构与工作原理 25

4．2．2、增量式光电编码器的输出信号及位置测量原理 25

4．3、运动控制单元的设计 26

4．3．1、LM629的特点。 26

4．3．2、LM629的引脚图及引脚功能 26

4．3．3、LM629的系统框图 27

4．4、驱动控制器LMD18200接口电路的设计 29

4．4．1、主要性能 29

4．4．2、引脚说明 29

4．4．3、工作原理 30

4．5、 人机对话接口电路的设计 31

4．6、控制电路设计 31

第五章  系统软件设计 33

5．1、主程序的设计 33

5．2 、中断服务子程序的设计 34

5．3、 PID控制算法程序的设计 35

结 束 语 36

致    谢 37

参考文献 38

附    录 39