數(shù)字控制PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計

1、山東理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計課 題：數(shù)字控制PWM的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的課程設(shè)計姓 名：嵇長發(fā)學(xué) 號：1011042088班 級：自動化1003班院 校：電氣與電子工程學(xué)院數(shù)字控制PWM的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的課程設(shè)計一、 課程設(shè)計的目的運(yùn)用計算機(jī)控制技術(shù)對直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行進(jìn)行控制，了解計算機(jī)控制的過程。對計算機(jī)的原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識和了解，設(shè)計的過程包括系統(tǒng)設(shè)計方案的設(shè)計，硬件的選擇和設(shè)計，控制軟件的設(shè)計。以便使我們對大學(xué)中所學(xué)的課程有一個更深的學(xué)習(xí)，使所有的課程綜合在一起。二、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 1數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的原理 采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別

2、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級連接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為PWM的控制電壓。檢測部分中，采用了霍爾片式電流檢測裝置（TA）對電流環(huán)進(jìn)行檢測，轉(zhuǎn)速環(huán)則是采用了光電碼盤進(jìn)行檢測。 （直流調(diào)速系統(tǒng)課本P122原理圖兩者結(jié)合碼盤測速）2數(shù)字控制直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 （直流調(diào)速系統(tǒng) 陳伯時編著課本P101）雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用微機(jī)控制；全數(shù)字電路，實(shí)現(xiàn)脈沖觸發(fā)、轉(zhuǎn)速給定和檢測；采用數(shù)字PI算法。由軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)由主電路、控制電路、給定電路、顯示電路組成主電路：三相交流電源經(jīng)不可控整流器變換為電壓

3、恒定的直流電源，再經(jīng)過直流PWM變換器得到可調(diào)的直流電壓，給直流電動機(jī)供電.主電路采用由達(dá)林頓管組成的H型PWM電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。 主電路三、 硬件選擇1.單片機(jī)選擇選擇89S52單片機(jī)以下是引腳圖，以及引腳功能介紹VCC：供電電壓。 -i.bm hxy0:m GND：接地。 )U GR&QR6.T/Kj$DP3.0 RXD（串行輸入口） W8.oLh m38*s x P3

4、.1 TXD（串行輸出口） EOBh0$!e -?MpHSho$ P3.2 /INT0（外部中斷0） #!Id %=P2 WE+Vs P3.3 /INT1（外部中斷1） ,9o4%I tI(39P3.4 T0（記時器0外部輸入） s_o)MyCVC )Z2p Pmx P3.5 T1（記時器1外部輸入） zN;u.8)h0 (;g!)P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） z= IkMktD l?uo/u P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） gh;6t*a (ddtRfXUN 2.直流電動機(jī)選擇電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時編P79直流電動機(jī)：220V,136A,1460r/min,Ce=0

5、.132V*min/r,允許過載倍數(shù)=1.5；晶閘管裝置放大系數(shù)Ks=40;電樞回路總電阻R=0.5；時間常數(shù)Tl=0.03s,Tm=0.18s,Ton=0.01s,電流反饋系數(shù)：=0.05V/A,(約等于10V/1.5*In)四、硬件設(shè)計部分1. 鍵盤設(shè)計采用8*2行列式鍵盤輸入給定轉(zhuǎn)速時應(yīng)注意的幾個問題：（1）轉(zhuǎn)速不足四位時，在前面加撥0湊夠四位；（2）轉(zhuǎn)速輸入錯誤時，按取消鍵，顯示器清空，重新輸入值；（3）轉(zhuǎn)速輸入完成后，按確認(rèn)鍵。2顯示器設(shè)計采用共陽極的發(fā)光二極管構(gòu)成可以顯示8位十進(jìn)制的顯示器，運(yùn)行中前四個顯示額定轉(zhuǎn)速，后四個顯示當(dāng)前的實(shí)際轉(zhuǎn)速值。 共陽極顯示器，用74LS47驅(qū)動 3

6、8279芯片8279引腳說明DB0DB7:雙向數(shù)據(jù)總線 /RD、/WR:讀寫選通信號 /CS:片選信號RESET:復(fù)位信號CLK:時鐘信號 A0:命令/狀態(tài)或數(shù)據(jù)識別信號A=1,為寫命令或讀狀態(tài); A=0,為數(shù)據(jù) IRQ:中斷請求信號SL0SL3: 矩陣掃描線RL0RL7: 檢測輸入線/BD: 顯示消隱信號SHIFT: 擴(kuò)展鍵位的換檔信號,帶上拉電阻 CTRL/STB: 控制鍵輸入/選通信號輸入,帶上拉電阻4.8279與單片機(jī)、鍵盤和顯示器的外圍總接線如圖1示。5.模擬ACR電流調(diào)節(jié)器設(shè)計采用PI調(diào)節(jié)器圖在電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時編P78通過直流電機(jī)型號計算軟件，以及檢驗(yàn)近似條件P796.數(shù)

7、字ASR轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器設(shè)計？（電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時編P114） 7.數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832芯片:注輸出要05V單片微型計算機(jī)原理及應(yīng)用姜志海編P247引腳介紹Vcc:電源輸入線Vref:基準(zhǔn)電壓輸入線(-10v+10v)AGND:模擬地,摸擬信號和基準(zhǔn)電源的參考地.DGND:數(shù)字地,兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好D0D7：數(shù)字信號輸入端。ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。CS：片選信號，低電平有效。WR1：寫信號1，低電平有效。XFER：傳送控制信號，低電平有效。/WR2：寫信號2，低電平有效。IOUT1、IOUT2：DAC電流輸出端。8放大器同相放大器反相放大器9.PWM生成原理介

8、紹用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定，寬度可變的脈沖電壓序列，從而改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。PWM仿真10.光電離圖光電偶合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電光和光電的轉(zhuǎn)換器件。-11.DAC0832/ACR/放大器、光電耦合電路12.光電編碼器本設(shè)計使用每轉(zhuǎn)1024線的光電編碼器作為轉(zhuǎn)速傳感器，它產(chǎn)生的測速脈沖頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速有固定的比列關(guān)系，微機(jī)對該頻率信號采用M/T法測速處理。圖（本子草圖詳細(xì)）M/T法測速原理轉(zhuǎn)速測定為M/T式編碼盤測速，要通過測取給定時間內(nèi)的編碼盤輸出的脈沖數(shù)。T0

9、用來定時，T1用來計數(shù)，T0和T1均工作與方式1。T0定時50ms，單片機(jī)的時鐘頻率為12MHz，機(jī)器周期為1us，電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時編P10313.電源設(shè)計正負(fù)5伏特，正負(fù)12伏特14.驅(qū)動電路 驅(qū)動八位顯示器15.電流檢測 與直流電機(jī)相串連，檢測電機(jī)電流，反饋電流與電流調(diào)節(jié)器ACR的反饋端相接。16.報警器接在單片機(jī)P1.0口上，開始時，初始化，令p1.0為低電平，當(dāng)檢測到電流過大時，變?yōu)楦唠娖剑O管發(fā)亮四、流程或者系統(tǒng)工作原理-五、整機(jī)電路圖參考文獻(xiàn)1 王兆安等.電力電子技術(shù) .機(jī)械工業(yè)出版社.2張宏建自動檢測技術(shù)與裝置化學(xué)工業(yè)出版社3 陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)-運(yùn)動控制系統(tǒng). 機(jī)械工業(yè)出版社.4 楊欣等51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例詳解清華大學(xué)出版社5孫立志.PWM與數(shù)字化電動機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用.中國電力出版社.6 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社. 7 陳明熒.