直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于單片機(jī)的直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究教學(xué)單位：專 業(yè)：學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)教師：2011年6月i直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)性能和調(diào)速特性， 它的特點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能在寬 廣的范圍內(nèi)平滑、經(jīng)濟(jì)地調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制容易，調(diào)速后效率很高。本文設(shè)計(jì)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，主要由 51單片機(jī)、電源、H橋驅(qū)動(dòng)電路、LCD液晶顯示器、霍爾測速電路以及獨(dú)立按鍵組成的電子產(chǎn)品。電源采用78系列芯片實(shí)現(xiàn)+5V +15 V對(duì)電機(jī)的調(diào)速采用PWM波方式，PWM是脈沖寬度調(diào)制，通 過51單片機(jī)改變占空比實(shí)現(xiàn)。通過獨(dú)立按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟停、調(diào)速、轉(zhuǎn)向的 人工控制，LCD實(shí)現(xiàn)對(duì)測量數(shù)據(jù)（速度）的顯示。電

2、機(jī)轉(zhuǎn)速利用霍爾傳感器檢測 輸出方波，通過51單片機(jī)對(duì)1秒內(nèi)的方波脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)算出電機(jī)的速 度，實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)的反饋控制。關(guān)鍵字：直流電機(jī)調(diào)速；H橋驅(qū)動(dòng)電路；LCD顯示器；51單片機(jī)IIAbstractDC motor has a good startup performanee and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, econo mical speed, speed, easyc on trol, speed

3、 con trol after the high efficie ncy. This desig n of DC motor speed con trol system, mai nly by the microc on troller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LCD liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series

4、chip +5 V, +15 V for motor speed con trol using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through in depe ndent butt ons start and stop the motor, speed con trol, tur ning the manual con trol, LCD realize the measureme nt data (speed) of the display.

5、 Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are coun ted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback con trol.Keywords: DC motor speed contro； H bridge driver circuit; LCD displayiii本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒論 51.1直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究意義 5

6、1.2直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展趨勢 61.3本文研究的內(nèi)容 72 直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 82.1設(shè)計(jì)方案綜述 82.1.1 H 橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案 102.1.2調(diào)速設(shè)計(jì)方案 112.2硬件設(shè)計(jì) 122.2.1電源電路 122.2.2 H橋驅(qū)動(dòng)電路 132.2.3 基于霍爾傳感器的測速模塊 142.3.4 LCD顯示模塊 143直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 163.1 PWM技術(shù)簡介 163.1.1 PWM 介紹 163.1.2 PWM控制的基本原理 163.1.3 PWM調(diào)速原理 183.2調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 193.2.1 電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 193.2.2速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 203.2軟件設(shè)計(jì) 223.2.1系

7、統(tǒng)總控制流程圖及說明 223.2.2 PWM波軟件設(shè)計(jì) 233.2.2 測速軟件設(shè)計(jì) 264 基于 matlab 的仿真分析 274.1仿真步驟 274.2仿真分析 315 結(jié)論 35致謝 36參考文獻(xiàn) 37附 錄 381 緒論1.1直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究意義三十多年來，直流經(jīng)歷了重大的變革。首先，實(shí)現(xiàn)了整流器件的更新?lián)Q代， 以晶閘管整流裝置取代了使用己久的直流發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)機(jī)組及水銀整流裝置， 使直流電機(jī)拖動(dòng)完成了一次大的飛躍。 同時(shí)，控制電路己實(shí)現(xiàn)高集成化，小型化, 高可靠性及低成本。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅度提高， 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。由于直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速精度高，調(diào)速

8、范圍廣，所以，在對(duì) 調(diào)速性能要求較高的場合，一般都采用直流電機(jī)拖動(dòng)。直流調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展， 走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆、寬調(diào)速、高精度的電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng) 域中一直居于壟斷地位。早期，直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分立器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。 隨著單片機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)己經(jīng)廣泛使用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)了數(shù) 字化控制。數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。1. 提高了調(diào)速性能由于測速采用數(shù)字化，能夠在很寬的范圍內(nèi)高精度測速，所以擴(kuò)大了調(diào)速范 圍，提高了速度控制的精度。另一方面，一些模擬電路難以實(shí)現(xiàn)的控制

9、規(guī)律和控 制方法，例如各種最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、復(fù)合控制等都變得十分容易了，從而 使系統(tǒng)的控制性能得到提高。2. 提高了運(yùn)行的可靠性由于硬件高度集成化，所以零部件數(shù)量和觸點(diǎn)大大減少；很多功能都是由軟 件（即程序）來完成的，使硬件得以簡化，所以采用單片機(jī)控制的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的 故障率比模擬系統(tǒng)小。另外，數(shù)字電路的抗干擾性能強(qiáng)，不易受溫度等外界條件 變化的影響，沒有工作點(diǎn)的溫漂等問題，所以運(yùn)行的可靠性高。3. 易于維修由于單片機(jī)可以與計(jì)算機(jī)相連，而計(jì)算機(jī)具有存儲(chǔ)、顯示、記錄等功能，可 以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測、診斷、顯示和記錄，并對(duì)發(fā)生故障的時(shí)間、性質(zhì) 和原因進(jìn)行分析和記錄，所以維修很方便，維修周

10、期變短。由于單片機(jī)以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，數(shù) 字直流調(diào)速系統(tǒng)的控制精度和可靠性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。而且通過系統(tǒng)總線，數(shù)字控制系統(tǒng)能與管理計(jì)算機(jī)、過程計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程電控裝置進(jìn)行信息交 換，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的分級(jí)自動(dòng)化控制。 所以，直流傳動(dòng)控制采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字 化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新階段。1.2直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展趨勢（1）國外發(fā)展概況隨著各種微處理器的出現(xiàn)和發(fā)展，國外對(duì)直流電機(jī)數(shù)字控制調(diào)速系統(tǒng)的研究 也在不斷的發(fā)展和完善，尤其在 80年代在這方面的研究達(dá)到空前的繁榮。大型 直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)一般采用晶閘管整流來實(shí)現(xiàn)，為了提高調(diào)速系統(tǒng)的性能，研究工作者對(duì)晶閘

11、管觸發(fā)脈沖的控制算法作了大量研究：有的提出了內(nèi)?？刂频乃惴ǎ挥械奶岢隽擞肐-P控制器取代PI調(diào)節(jié)器的方法；有的提出了自適應(yīng)PID算法 和模糊PID算法，等等。近幾年來，國外各大公司紛紛推出以DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為基礎(chǔ)的內(nèi)核， 配以電機(jī)控制所需的外圍功能電路，集成在單一芯片內(nèi)的稱為DSP單片電機(jī)控制 器（如 ADI 的 ADMC3 X 系列、TI 的 TM S320C24C和 Motorola 的 DSP56F採 X 系列），價(jià)格大大降低，體積縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，使用便捷，可靠性提高。DSP的最大速度為2040MIPS單周期指令執(zhí)行時(shí)間快達(dá)幾十納秒，它和普通的單片 機(jī)相比，處理數(shù)字運(yùn)算能力增強(qiáng)1

12、015倍，確保系統(tǒng)有更優(yōu)越的控制性能。數(shù) 字控制使硬件簡化，柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律，使現(xiàn)代控制理論在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，易于與上層系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，便于故障診斷加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)視功能，使系統(tǒng)智能化（如有些變頻器具有自調(diào)整功能）。（2）國內(nèi)發(fā)展概況我國在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的水平還遠(yuǎn)落后于于發(fā)達(dá)國家，在電機(jī)調(diào)速的很多裝備 方面都還不夠成熟。全數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng)在國內(nèi)并沒有得到廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)各大專院校、科研單位和廠家也都在開發(fā)數(shù)字直流調(diào)速裝置。 因此國內(nèi)調(diào)速系統(tǒng)的研究也非常活躍， 但很多電機(jī)調(diào)速的市場還是被國外公司所 占據(jù)。在國家十五計(jì)劃中，對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)方面

13、的研究投入將高達(dá)500億元，所以電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在我國將有非常巨大的市場需求?；谀壳皣鴥?nèi)外的研究狀況，本設(shè)計(jì)主要研究的是用數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng)代替?zhèn)?統(tǒng)的模擬調(diào)速系統(tǒng)。雖然本設(shè)計(jì)研究的調(diào)速系統(tǒng)無法與國外先進(jìn)的調(diào)速系統(tǒng)相比 擬，但相對(duì)國內(nèi)的現(xiàn)狀，本設(shè)計(jì)研究還是具有一定的實(shí)用價(jià)值的。1.3本文研究的內(nèi)容該系統(tǒng)以89C51單片機(jī)為核心，用PW實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速，并介紹PW啲基 本原理和占空比調(diào)節(jié)的方法。以小直流電機(jī)為控制對(duì)象，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟制動(dòng)， 正反轉(zhuǎn)，速度調(diào)節(jié)。要求通過單片機(jī)外圍的鍵盤按鍵實(shí)現(xiàn)速度、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)，并在 LCD上實(shí)時(shí)顯示相關(guān)參數(shù)。7本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案綜述

14、方案一：PWM波調(diào)速采用由達(dá)林頓管組成的H型PWMfe路（圖2.1 ）。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(dòng)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PWMB速技術(shù) 。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定， 并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。且對(duì)于直流電機(jī)，采用 軟件延時(shí)所產(chǎn)生的定時(shí)誤差在允許范圍。圖2.1PWM波調(diào)速電路其結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示:8本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖2.2電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)框圖方案二：晶閘

15、管調(diào)速采用閘流管或汞弧整流器的離子拖動(dòng)系統(tǒng)是最早應(yīng)用靜止式變流裝置供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。1957年，晶閘管（俗稱“可控硅”）問世，到了 60年 代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置， 并應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，即晶閘管 可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）。如圖2-3，VT是晶閘管可控整流 器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓Uc來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流 電壓Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性；晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上，其門極電流可以直接用晶體管來控制，不再像直流發(fā)電機(jī)那 樣需要較大功

16、率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管 整流器是毫秒級(jí)，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此，在60年代到70年代，晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組直流電動(dòng) 機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)），得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕?它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難；晶閘管對(duì)過電壓、過電流和過 高的du dt與di.fdt都十分敏感，若超過允許值會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞器件。 另外， 由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公 害”，因此必須添置無功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。圖2.3 晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（

17、 V-M系統(tǒng)）兼于方案一調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，因此本 設(shè)計(jì)采用方案一。2.1.1 H橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案圖2-4所示的H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)，電路得名于“H橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜?H。如圖2-4所示，要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從 左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。圖2.4 H橋驅(qū)動(dòng)電路要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如，如圖 2-5所示， 當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng)Q4 回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流

18、向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng) 三極管Q1和Q4導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向 轉(zhuǎn) 動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向）。+ *圖2.5 H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖2-6所示為另一對(duì)三極管Q2和 Q3導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過電機(jī)。 當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向 轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針方向）。圖2.6 H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)2.1.2調(diào)速設(shè)計(jì)方案調(diào)速采用PWM Pulse Width Modulation ）脈寬調(diào)制，工作原理：通過產(chǎn)生矩形波，改變占空比，以達(dá)到調(diào)整脈寬的目的。PW啲定義：脈寬調(diào)制（PWM是利用

19、微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化， 其時(shí)間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因?yàn)樗妮敵?電壓并不精確地等于9V,而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值。與此類似， 從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在0V,5V 這一集合中取值。模擬電壓和電流可直接用來進(jìn)行控制， 如對(duì)汽車收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在 簡單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變 大或變??；

20、流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少， 從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電 流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比 例。盡管模擬控制看起來可能直觀而簡單， 但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其 中一點(diǎn)就是，模擬電路容易隨時(shí)間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)問題的精 密模擬電路可能非常龐大、笨重（如老式的家庭立體聲設(shè)備）和昂貴。模擬電路還 有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對(duì)噪聲很敏感，任何擾動(dòng)或噪聲都肯定會(huì)改變電流值的大小。通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器 和DSP已經(jīng)在芯片上包含了 PW

21、M控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。2.2硬件設(shè)計(jì)2.2.1電源電路1）芯片介紹78XX,XX就代表它所輸出的電壓值，能降低電壓 4-5V電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78XX系列和負(fù)電 壓輸出的79XX系列。故名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條 引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還 有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號(hào)中的78或79后面 的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓， 如7806表示輸出電壓為正6V,7909 表示輸出電壓為負(fù)9V。有時(shí)在數(shù)字78

22、或79后面還有一個(gè)M或L,如78M12或 79L24,用來區(qū)別輸出 電流和封裝形式等，其中78L調(diào)系列的最大輸出電流為100mA 78M系列最大輸 出電流為1A, 78系列最大輸出電流為1.5A。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓 電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)， 穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。2）電路原理圖電源電路采用78系列芯片產(chǎn)生+5V +15V。電路圖如圖2.7 : IC采用集成 穩(wěn)壓器7805和7815, C2 C3 C5 C6分別為輸入端和輸出端濾波電容，穩(wěn)壓二 極管D1串接在7805穩(wěn)壓器2腳與地之間，可使輸出電壓U得到一定的提高，輸 出電壓U為7

23、805穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二極管 D1穩(wěn)壓值之和。D2是輸出保護(hù) 二極管，一旦輸出電壓低于 D1穩(wěn)壓值時(shí)，D2導(dǎo)通，將輸出電流旁路。圖2.7 78系列的電源電路2.2.2 H橋驅(qū)動(dòng)電路基于三極管的使用機(jī)理和特性，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)中采用 H橋功率驅(qū)動(dòng)電路，H橋 功率驅(qū)動(dòng)電路可應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)、 交流電機(jī)及直流電機(jī)等的驅(qū)動(dòng).永磁步進(jìn)電機(jī) 或混合式步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組都必須用雙極性電源供電，也就是說繞組有時(shí)需正向電流，有時(shí)需反向電流，這樣繞組電源需用H橋驅(qū)動(dòng)。直流電機(jī)控制使用 H橋驅(qū)動(dòng)電路（圖2.8 ），當(dāng)PWM為低電平,通過對(duì)PWM輸出占空比不同的矩形波 使三極管Q1、Q6同時(shí)導(dǎo)通Q5截止，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)正向

24、轉(zhuǎn)動(dòng)以及轉(zhuǎn)速的控制；同理，當(dāng)PWM為高電平,通過對(duì)PWMIft出占空比不同的矩形波使三極管 Q1、Q6 同時(shí)導(dǎo)通，Q6截止，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)以及轉(zhuǎn)速的控制。圖2.8 H 橋的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路223基于霍爾傳感器的測速模塊1）霍爾傳感器的工作原理霍爾效應(yīng)：在一塊半導(dǎo)體薄片上，其長度為I，寬度為b,厚度為d,當(dāng)它被 置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，如果在它相對(duì)的兩邊通以控制電流 I，且磁場方 向與電流方向正交，則在半導(dǎo)體另外兩邊將產(chǎn)生一個(gè)大小與控制電流 I和磁感應(yīng) 強(qiáng)度B乘積成正比的電勢UH即UH=KHIB其中kH為霍爾元件的靈敏度。該電 勢稱為霍爾電勢，半導(dǎo)體薄片就是霍爾元件。工作原理：霍爾開關(guān)集成

25、電路中的信號(hào)放大器將霍爾元件產(chǎn)生的幅值隨磁場 強(qiáng)度變化的霍爾電壓UH放大后再經(jīng)信號(hào)變換器、驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行整形、放大后輸出 幅值相等、頻率變化的方波信號(hào)。信號(hào)輸出端每輸出一個(gè)周期的方波， 代表轉(zhuǎn)過 了一個(gè)齒。單位時(shí)間內(nèi)輸出的脈沖數(shù) N,因此可求出單位時(shí)間內(nèi)的速度 V= NT2）霍爾傳感器的電路原理圖當(dāng)電流流過霍爾傳感器時(shí)，產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾 元件進(jìn)行測量并放大輸出，其輸出電壓 V精確的反映原邊電流。圖2.9霍爾傳感器的測速電路2.3.4 LCD顯示模塊1） 1602芯片介紹1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉

26、伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的 符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B （41H）,顯示時(shí)模塊把地址 41H中的點(diǎn)陣字 符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。因?yàn)?602識(shí)別的是ASCII碼,試驗(yàn)可以用 ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變 量賦值，如'A ' 01602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VDD接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器

27、調(diào)整對(duì)比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平（1）時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平（0）時(shí)進(jìn)行 寫操作。第6腳：E（或EN）端為使能（enable）端。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。2）電路原理圖U31 OKIR.B5RB3R.B21FLBClE1 6Rtj1 511"114EX/1131205riErxiioE>39D28DI76EL5R.WJv. W斗jVO vuu3t Olc2VC； F-：I1V faILCE>1602圖2.1

28、0 LCD顯示電路16本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)3直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 PWM技術(shù)簡介3.1.1 PWM 介紹脈沖寬度調(diào)制(PWM是英文“ Pulse Width Modulation ”的縮寫，簡稱脈 寬調(diào)制。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的 技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域。一種模擬控制方式， 根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出 晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變 化時(shí)保持恒定。脈沖寬度調(diào)制(pwm是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高 分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波

29、的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行 編碼。PWMI號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么 完全有(0N)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù) 脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候， 斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。PW啲一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的， 無需進(jìn)行數(shù)模 轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏 輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PW

30、M目對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是 在某些時(shí)候?qū)WMB于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向pwm可以極大地延長通 信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號(hào)還 原為模擬形式。3.1.2 PWM控制的基本原理沖量相等而形狀不同的 窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。 沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。 低頻 段非常接近，僅在高頻段略有差異。JI© © / 5圖3-1形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖分別將如圖3-1所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)(R-L電路)上，如 圖3-1a所示。其輸出電流i(t)對(duì)不

31、同窄脈沖時(shí)的響應(yīng)波形如圖3-1b所示。從波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎 完全相同。脈沖越窄，各i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈沖，則響應(yīng)i(t)也是周期性的。用傅里葉級(jí)數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低圖3-2沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個(gè)正弦半波，正弦半波N等分，看成N個(gè)相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬， 中點(diǎn)重合，面積(沖量)相等，寬度按正弦規(guī)律變化。PW控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制 約，在上世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。直到進(jìn)

32、入上世紀(jì)80年代，隨著全控型 電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，PWh控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。隨著電力電子 技術(shù)，微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論，非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，PW控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。到目前為止，18本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）已出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù)。3.1.3 PWM調(diào)速原理直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=（U-IR）/K ©其中U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻，©為每極磁通 量，K為電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。勵(lì)磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速時(shí)受到磁飽和限制，高速時(shí)受到換向火花

33、和換向器結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度的限制，而且由于勵(lì)磁線圈電感較大動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差， 所以這種控制方法用 得很少。大多數(shù)應(yīng)用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，改變電樞電壓可通過多種途徑實(shí)現(xiàn)， 其中PWM脈寬調(diào)制）便是常用的改變電樞電壓 的一種調(diào)速方法。PW調(diào)速控制的基本原理是按一個(gè)固定頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)接通和斷開的時(shí)間比（占空比）來改變直流電機(jī)電樞上電壓的"占 空比"，從而改變平均電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電 時(shí)其速度增加，電機(jī)斷電時(shí)其速度減低。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時(shí) 間，即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。而且采用PwMfe術(shù)構(gòu)成的

34、無級(jí)調(diào)速系統(tǒng).啟停時(shí)對(duì)直流 系統(tǒng)無沖擊，并且具有啟動(dòng)功耗小、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。圖3.3電樞電壓“占空比”與平均電壓關(guān)系圖如圖3.3所示，在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，速 度逐漸減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的時(shí)間，即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控制設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax設(shè)占空比為D=t/T,貝皿機(jī)的平均速度為 Vd=VmaxD式中，Vd-電機(jī)的平均速度；Vmax-電機(jī)全通電時(shí)的速度（最大）；D=t1/T-占空比。由公式可見，當(dāng)我們改變占空比 D=t1/T時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速 度Vd,從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格地講，平均速度與占空比D并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，

35、在一般的應(yīng)用中，可以其近似地看成線性關(guān)系。本次設(shè)計(jì)中PWM&號(hào)是由單片機(jī)EM78P156俞出的，然后通過控制導(dǎo)通角實(shí) 現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)速度的控制。其電路圖如圖所示I丨，丨丨 丨丨 丨圖3.4單片機(jī)控制單元電路圖3.2調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)3.2.1電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)在按動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動(dòng)勢變化的動(dòng)態(tài)影響，即 E0。這時(shí)，電流環(huán)如下圖3.5所示。20本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)U；(s)PACRUc(s)KsUdo(s)T°iS +1J_*TsS + 1T& + 1ld(s)iLT°i s +1圖3.5電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其化簡如果把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效

36、地移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改 成U*i(s) /1 ,則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)(圖 3.6所示)。Ui (s)曠21本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié),為此，需求出它的閉環(huán)傳遞函圖3.6等效單位負(fù)反饋系統(tǒng)3.2.2速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)(1)電流環(huán)節(jié)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)數(shù)Wcli(s).電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為隔占亡Ki10.0066s 1式中KiTiR2©干#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為 U*i(s),因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán) 中應(yīng)等效為：丄ld(s)二Wcii(s)丁 二

37、 4.72U*(s) 一 ： 丄s _0.0066s 1Ki(2) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前面必有一個(gè)積分環(huán)節(jié)， 它包含在 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR中?，F(xiàn)在擾動(dòng)作用點(diǎn)后加了一個(gè)積分環(huán)節(jié)， 因此轉(zhuǎn)速環(huán)傳遞函數(shù) 應(yīng)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型U型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時(shí)也滿足動(dòng) 態(tài)抗擾性能好的要求。其傳遞函數(shù)為：#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）Wasr(S)Kn( -nS 1)TnS其中 Kn轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);n轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超調(diào)時(shí)間常數(shù);I dL(S)Un(S)Ton S +1ASRU(s)丄s +1Kild(S)&_-+ 2R；C eTm

38、 Sn(s)3.7用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)Un(S)aKnC nS+ 1)n(s)qi bs2gs+ 1)3.8等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處+3.9校正后成為典型II型系統(tǒng)這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：Wn(s)二Kn( nS 1) nsCeTmS(T 帀S 1)Kn： R( nS 1) n GTmS2(gs 1)Kn令轉(zhuǎn)速開環(huán)增益KN為Kn： R則有調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為23本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）Wn(s)二Kn ( nS 1) s2(T,s 1)#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.2軟件設(shè)計(jì)3.2.1系統(tǒng)總控制流程圖及說明#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）#本

39、科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）否#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖3.10系統(tǒng)總控制流程圖#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）如流程圖所示（1）單片機(jī)控制電機(jī)時(shí)，系統(tǒng)首先進(jìn)入中斷保護(hù)過程。中斷保護(hù)過程將完成如下5方面的工作：保存端口的狀態(tài)值。保存中斷前的片內(nèi)寄存器值。保存存儲(chǔ)器的尋址地址。保存主程序的執(zhí)行代碼斷點(diǎn)。初始化脈沖寬度、延時(shí)長度和狀態(tài)信息。（2）完成中斷保護(hù)后，系統(tǒng)將檢查脈沖寬度計(jì)時(shí)時(shí)間是否達(dá)到。脈沖寬度計(jì)時(shí)用于開啟可控硅，控制電機(jī)運(yùn)行。如果既定時(shí)間寬度的脈沖已 完成（即判定結(jié)果為是），則必須撤銷脈沖；如果既定時(shí)間寬度的脈沖已完成 （即判定結(jié)果為否），則不撤銷脈沖。（3）判斷電機(jī)是否正在運(yùn)行。如果

40、電機(jī)沒有運(yùn)行，則恢復(fù)寄存器初始值，完成中斷，返回系統(tǒng)主程序；如 果電機(jī)正在運(yùn)行，則繼續(xù)執(zhí)行。（4）判斷脈沖延時(shí)時(shí)間是否到達(dá)。如果延時(shí)到達(dá)，中斷將重新開啟脈沖，并給出脈沖初始值，重新決定是否開 啟可控硅，控制電機(jī)運(yùn)行；如果延時(shí)不到，貝恢復(fù)寄存器初始值，完成中斷，返 回系統(tǒng)主系統(tǒng)。（5）完成中斷，返回系統(tǒng)主程序。3.2.2 PWM波軟件設(shè)計(jì)Pwm波軟件設(shè)計(jì)的思想是：通過控制總中斷使能EA控制電機(jī)的開關(guān)，同時(shí)使能對(duì)霍爾傳感器輸出的方波在單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)。其中定時(shí)器T0,T1分別對(duì)脈沖的寬度、霍爾元件輸出的脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)的1秒時(shí)間定時(shí)。對(duì)脈沖寬度的 調(diào)整是通過改變高電平的定 時(shí)長度，由變量high

41、控制。變 量change、sub_speed、add_speed分別實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、加速、減速。其程序流程圖如圖 3.11所示。圖3.11 PWM波軟件設(shè)計(jì)方框圖部分程序代碼如下：/* 通過按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)開關(guān)、調(diào)速、轉(zhuǎn)向的控制的程序*/void motor_co ntrol()if(ope n = 1)EA = 1;if(close = 1)EA = 0;if(swap = 1)cha nge = cha nge;while(swap != 0)if(sub_speed = 1) high+;if(high = 30)EA=0;while(sub_speed != 0) if(add_spee

42、d = 1) high-;!= 0)if(high = 5)high = 5;while(add_speed322測速軟件設(shè)計(jì)圖3.12 軟件測速的方框圖/*T中斷服務(wù)程序 * 單位時(shí)間(S) 方波的個(gè)數(shù) */void timel_int(void) interrupt 3coun t_speed+;if(co un t_speed = 20) coun t_speed = 0;nu m_display = nu m_medium;num _medium = 0;4 基于matlab的仿真分析4.1仿真步驟直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR電流調(diào)節(jié)器ACR速度、電流反饋

43、環(huán)節(jié)、PWM信號(hào)發(fā)生器等。其中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào) 節(jié)器各封裝在子模塊中，里面包含 PI調(diào)節(jié)，限幅值等。1. 控制電路mosfet，采用系統(tǒng)自動(dòng)給定的參數(shù)，不需要做調(diào)整。數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換選擇inheri via back propagation.采用數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化的原因是信號(hào)經(jīng)速度和電流調(diào)節(jié)器后由double型變?yōu)閎oolean型。2. current controller采用 relay 環(huán)節(jié)，參數(shù)設(shè)置圖 4.1 current controllerSpeed controller 參數(shù) KP=1.6，Kl=16.圖 4.2 speed controller參數(shù)設(shè)置3. 平波電抗器L=1H,其值偏

44、大。4. 電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如圖所示。負(fù)載T=50n.m圖4.3 de machine 參數(shù)設(shè)置脈寬調(diào)速系統(tǒng)的模型為圖4.4 :圖4.4脈寬調(diào)速系統(tǒng)的模型4.2仿真分析圖4.5仿真效果圖如圖所示，在0-2秒的時(shí)間內(nèi)，分三個(gè)階段：電流上升階段，恒流升速階段， 轉(zhuǎn)速調(diào)整階段。4秒時(shí)給定速度有100變?yōu)?0rad/s,4-4.4 秒時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速上升，電樞電流基本不變，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值時(shí)，電樞電流有大幅的下降，5-6 秒時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速基本恒定，電樞電流有一振蕩的環(huán)節(jié)。第8秒時(shí)，負(fù)載給定變化，由20變?yōu)?0nm 這時(shí)由于系統(tǒng)中由有速度與電流調(diào)節(jié)器 （PI調(diào)節(jié)器）的作用， 使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本沒有變化，電樞

45、電流由小幅的振蕩上升過程最后達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載T=50n.m時(shí)，仿真結(jié)果為：34本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖4.6負(fù)載為50n.m仿真效果圖當(dāng)負(fù)載為T=30n.m時(shí)，仿真結(jié)果為：#本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）36本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖4.7負(fù)載為30n.m仿真效果圖當(dāng)負(fù)載變?yōu)門=10n.m時(shí)，仿真結(jié)果為：37本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖4.8負(fù)載為10n.m仿真效果圖由此可以看出，當(dāng)負(fù)載變小時(shí)，發(fā)現(xiàn)電樞電流有負(fù)值。下圖表示當(dāng)?shù)?秒時(shí)負(fù)載由小變大，轉(zhuǎn)速有微小的波動(dòng)，很快又恢復(fù)到設(shè)定 值，電樞電流由小幅的振蕩上升過程最后達(dá)到穩(wěn)定。圖4.9負(fù)載變化過程中仿真效果圖38本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5結(jié)論本文

46、主要利用MATLAB寸直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真和調(diào)試。在此基 礎(chǔ)上，本文首先對(duì)直流電機(jī)調(diào)速的狀況進(jìn)行介紹， 基于脈寬調(diào)速以往調(diào)速系統(tǒng)所 沒有的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用直流脈寬對(duì)主電路進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)中，調(diào)速是系統(tǒng)的主要功能，本設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)PWM&制，介紹了PWMB制技術(shù)的原理，并對(duì)PW變換器進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后，通過計(jì)算機(jī)仿真軟件 MATLAB寸系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，通過對(duì)波形的分析 驗(yàn)證了轉(zhuǎn)速、脈寬調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。通過本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)知識(shí)的掌握，使我對(duì)設(shè)計(jì)過程有了全面地了解。通過學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)工作原理以及如何利用仿真軟件進(jìn)行仿真，我查閱了大量相關(guān)資料，學(xué)會(huì)了許多知識(shí)，培養(yǎng)了我獨(dú)立解決問題

47、的能力。 同時(shí)在對(duì)電路設(shè)計(jì)的過 程中，鞏固了我的專業(yè)課知識(shí)，使自己受益匪淺?？傊?，通過本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專業(yè)知識(shí)， 還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、 步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。39本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）致謝40本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)1 楊欣，王玉鳳.51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例詳解M.北京：清華大學(xué)出版社，2010.52 顧繩谷.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.3 Raible M.AppFuseOL/CP.4 電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)電機(jī)工程手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2996.5 Hill D,Webster B,Jezierski E,et al.Smart

48、client architecture and designguideM.Microsoft Press,2004:1-7. Miller T JE. Brushless Perma nent- Mag net and Relucta nee Motor Drives M.Oxford New York: Clare ndon Press, 1989.7 Pragasa n Pillay, R Krish nan. Modeli ng of perma nent magnet motor drives J. IEEE Trans. on Industry Electronics, 1988,

49、35（4）: 537-541.8 林平，韋鯤，張仲超.新型無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制控制方法J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006, 26（3）: 153-158.9 湯蘊(yùn)璆.電機(jī)學(xué)（第2版）M.北京:西安交通大學(xué)出版社，1993.10 楊渝欽.控制電機(jī)（第 2版）M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1998.11 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)M.第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.12 吳浩烈.電機(jī)及電力拖動(dòng)基礎(chǔ)M.重慶:重慶大學(xué)出版社，2005.13 邱阿瑞.電機(jī)與電力拖動(dòng)M.北京:電子工業(yè)出版社，2002.14 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.15 李仁定.電機(jī)的微

50、機(jī)控制，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.1016 王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.517 日 谷腰欣司.直流電動(dòng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用技巧.北京：科學(xué)出版社， 2006.818 張榮標(biāo).微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.819 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）.北京：高等教育出版社，2005.1220 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社，2005.12#in elude <reg51.h>#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned ints

51、bit ope n = P2A0;sbit close =卩2八1；sbit swap =卩2八2;sbit sub_speed =卩2八3;sbit add_speed =卩2八4;液晶顯示sbit PWM1 = P3A0； sbit PWM2 = P3A1; *sbit E=P3A7;sbit RW = P3A6;sbit RS = P3A5;sbit test = P3A4;int time = 0;int high = 20;int period = 30;int cha nge = 0;int flag = 0;int nu m_medium = 0;int nu m_display = 0;int coun t_speed = 0;uchar Wword=0