基于cortexm3微控制器的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于Cortex-M3微控制器的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要 微控器滲透到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，當(dāng)今時(shí)代幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有它的蹤跡。在現(xiàn)今的工業(yè)控制系統(tǒng)中，以微控器作為控制核心的系統(tǒng)更是應(yīng)用廣泛，利用微處理器和一些外圍電路構(gòu)成了數(shù)字式控制系統(tǒng)以取代模擬式控制，具有傳統(tǒng)模擬式無法比擬的性能價(jià)格比。通過工業(yè)中直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究以及對(duì)直流電機(jī)調(diào)速的分析，提出一種以ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103RBT6微控制器為核心，對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速大小進(jìn)行控制，利用STM32F103RBT6中的定時(shí)器功能，輸出可調(diào)寬的PWM波，經(jīng)過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)PWM對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大小控制。而采用數(shù)字PID算

2、法進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制的方案，借用PID控制所得到的動(dòng)、靜態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性。關(guān)鍵詞：ARM ；Cortex-M3；STM32F103 RBT6；PID；PWM；直流電機(jī)調(diào)速ABSTRACTThe micro controls a machine to seep through people live of each realm, the age almost can hardly find out nowadays which realm have no its trace.In the industrial control system in present, contr

3、ol machine as the system that controls nucleus to apply more by micro extensive, made use of microprocessor and some outer circle telephones to constitute a figure type control system with replace a simulation type control, have tradition simulation, the type can not compare of the performance rate

4、compare.Pass the search of continuous current dynamo control system in the industry and propose a kind of vs the analysis of the continuous current dynamo velocity modulation with ARM check inside Cortex-M3 of STM32F103RBT6 microcontrollers for nucleus, carry on a control to the dimension of continu

5、ous current dynamo revolving speed, make use of the timer function in the STM32 F103 RBT6, output the PWM wave of adjustable breadth, it is vs the motor revolving speed to carry out PWM after dynamo driver size control.But the adoption figure PID algorithm progress revolving speed conditioning contr

6、ol of scheme, use a PID control to gain of move, quiescent performance, carry out the stability, accuracy and rapid of system.Key words: ARM ；Cortex-M3；STM32F103 RBT6；PID；PWM；DC-motor speed modification 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294802856 摘 要 PAGEREF _Toc294802856 h I HYPERLINK l _Toc294802

7、857 ABSTRACT PAGEREF _Toc294802857 h II HYPERLINK l _Toc294802859 第1章 緒論 PAGEREF _Toc294802859 h 1 HYPERLINK l _Toc294802860 1.1 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc294802860 h 1 HYPERLINK l _Toc294802861 1.2 現(xiàn)狀及展望 PAGEREF _Toc294802861 h 1 HYPERLINK l _Toc294802862 第2章 直流電機(jī)調(diào)速原理 PAGEREF _Toc294802862 h 3 HYPER

8、LINK l _Toc294802863 2.1 直流電機(jī)概述 PAGEREF _Toc294802863 h 3 HYPERLINK l _Toc294802864 2.1.1 直流電機(jī)的用途 PAGEREF _Toc294802864 h 3 HYPERLINK l _Toc294802865 2.1.2 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc294802865 h 3 HYPERLINK l _Toc294802866 2.1.3 直流電機(jī)的工作原理 PAGEREF _Toc294802866 h 4 HYPERLINK l _Toc294802867 PAGEREF _Toc2948

9、02867 h 6 HYPERLINK l _Toc294802868 2.3 PWM調(diào)速原理 PAGEREF _Toc294802868 h 9 HYPERLINK l _Toc294802869 2.3.1 PWM簡介 PAGEREF _Toc294802869 h 9 HYPERLINK l _Toc294802870 2.3.2 PWM控制的基本原理 PAGEREF _Toc294802870 h 9 HYPERLINK l _Toc294802871 2.3.3 直流電機(jī)的PWM調(diào)速原理 PAGEREF _Toc294802871 h 10 HYPERLINK l _Toc29480

10、2872 第3章 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294802872 h 13 HYPERLINK l _Toc294802873 PAGEREF _Toc294802873 h 13 HYPERLINK l _Toc294802874 PAGEREF _Toc294802874 h 14 HYPERLINK l _Toc294802875 PAGEREF _Toc294802875 h 16 HYPERLINK l _Toc294802876 第4章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294802876 h 17 HYPERLINK l _Toc2948028

11、77 4.1 STM32F103RBT6微控制器簡介 PAGEREF _Toc294802877 h 17 HYPERLINK l _Toc294802878 4.1.1 STM32F103RBT6的功能特性 PAGEREF _Toc294802878 h 17 HYPERLINK l _Toc294802879 4.1.2 STM32F103RBT6的引腳分布及描述 PAGEREF _Toc294802879 h 19 HYPERLINK l _Toc294802880 4.2 控制主電路部分 PAGEREF _Toc294802880 h 21 HYPERLINK l _Toc294802

12、881 4.3 參數(shù)設(shè)置部分 PAGEREF _Toc294802881 h 21 HYPERLINK l _Toc294802882 PAGEREF _Toc294802882 h 22 HYPERLINK l _Toc294802883 4.4.1 L298N驅(qū)動(dòng)器原理 PAGEREF _Toc294802883 h 22 HYPERLINK l _Toc294802884 4.4.2 L298N應(yīng)用電路 PAGEREF _Toc294802884 h 23 HYPERLINK l _Toc294802885 4.5 測(cè)速電路部分 PAGEREF _Toc294802885 h 24 HY

13、PERLINK l _Toc294802886 4.5.1 測(cè)速基本原理 PAGEREF _Toc294802886 h 24 HYPERLINK l _Toc294802887 4.5.2 測(cè)速電路組成 PAGEREF _Toc294802887 h 24 HYPERLINK l _Toc294802888 4.6 LCD液晶電路顯示部分 PAGEREF _Toc294802888 h 26 HYPERLINK l _Toc294802889 第5章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294802889 h 27 HYPERLINK l _Toc294802890 PAGEREF _

14、Toc294802890 h 27 HYPERLINK l _Toc294802891 5.2 PID控制 PAGEREF _Toc294802891 h 28 HYPERLINK l _Toc294802892 5.2.1 PID控制的基本原理 PAGEREF _Toc294802892 h 28 HYPERLINK l _Toc294802893 5.2.2 數(shù)字PID控制算法 PAGEREF _Toc294802893 h 30 HYPERLINK l _Toc294802894 5.2.3 數(shù)字PID程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294802894 h 32 HYPERLINK l

15、 _Toc294802895 5.3 STM32F103RBT6外設(shè)操作與運(yùn)用 PAGEREF _Toc294802895 h 33 HYPERLINK l _Toc294802896 5.3.1 系統(tǒng)時(shí)鐘配置 PAGEREF _Toc294802896 h 33 HYPERLINK l _Toc294802897 5.3.2 GPIO 操作 PAGEREF _Toc294802897 h 33 HYPERLINK l _Toc294802898 PAGEREF _Toc294802898 h 34 HYPERLINK l _Toc294802899 PAGEREF _Toc294802899

16、 h 34 HYPERLINK l _Toc294802900 PAGEREF _Toc294802900 h 35 HYPERLINK l _Toc294802901 第6章 結(jié)束語 PAGEREF _Toc294802901 h 37 HYPERLINK l _Toc294802902 6.1 總結(jié) PAGEREF _Toc294802902 h 37 HYPERLINK l _Toc294802903 6.2 展望 PAGEREF _Toc294802903 h 37 HYPERLINK l _Toc294802904 致 謝 PAGEREF _Toc294802904 h 39 HYP

17、ERLINK l _Toc294802905 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc294802905 h 40 HYPERLINK l _Toc294802906 附錄：程序清單 PAGEREF _Toc294802906 h 42第1章 緒論1.1 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)概述電能在生產(chǎn)和使用中，電機(jī)起著十分重要的角色。從能量轉(zhuǎn)換角度看，電機(jī)中有發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)為發(fā)電機(jī)；相反，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)為電動(dòng)機(jī)，交/直流電動(dòng)機(jī)就是將交/直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)。電能利用中，絕大多數(shù)負(fù)載都要求將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能加以使用，即由電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)各種用途的生產(chǎn)機(jī)械。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)

18、轉(zhuǎn)完成既定的工藝要求，稱為電力拖動(dòng)1。生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)工藝也提出了更高的要求，如加工精度高、調(diào)速范圍廣、快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等。這些要求均通過控制設(shè)備控制電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，因此，形成了由電機(jī)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械、控制設(shè)備及電源等主要部分組成的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。電力拖動(dòng)的特點(diǎn)：方便經(jīng)濟(jì)：電能的生產(chǎn)、變換、傳輸都比較經(jīng)濟(jì)，分配、檢測(cè)和使用比較方便；效率高：電力拖動(dòng)比蒸汽、壓縮空氣的拖動(dòng)效率要高，且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡單。調(diào)節(jié)性能好：電機(jī)的種類很多，具有各種運(yùn)行特性，可適應(yīng)不同的生產(chǎn)機(jī)械的需要，且電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)等控制簡便、迅速，能實(shí)現(xiàn)較理想的控制目的。易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化

19、：由于電力拖動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制與自動(dòng)調(diào)節(jié)，且各種非電量（如位移、速度、溫度）都可以通過傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏孔饔糜谕蟿?dòng)系統(tǒng)，因而能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。在國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)當(dāng)中使用的生產(chǎn)機(jī)械，諸如各種機(jī)床、軋鋼機(jī)、礦井提示機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、鐵路牽引機(jī)車、電動(dòng)工具乃至家用電器等等，數(shù)不勝數(shù)，都采用電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)2。1.2 現(xiàn)狀及展望在用電系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)作為主要的動(dòng)力設(shè)備而廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及社會(huì)生活等各個(gè)方面。電動(dòng)機(jī)負(fù)荷約占總發(fā)電量的70%，為用電量最多的電氣設(shè)備。由于電能分直流電與交流電，所以電動(dòng)機(jī)也分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)今交流電動(dòng)機(jī)的擁有量為最多，憑借著結(jié)

20、構(gòu)簡單、成本低廉、工作可靠、維護(hù)方便、慣量小、效率高等特點(diǎn)，交流電動(dòng)機(jī)在拖動(dòng)系統(tǒng)中的控制對(duì)象中被廣泛運(yùn)用。不過，直流電動(dòng)機(jī)在以下優(yōu)點(diǎn)當(dāng)中運(yùn)用也十分廣泛：調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；啟動(dòng)、制動(dòng)和過載轉(zhuǎn)矩打；易于控制，可靠性較高。直流電動(dòng)機(jī)多用于調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械中，如軋鋼機(jī)、電車、電氣鐵道牽引、挖掘機(jī)械、紡織機(jī)械等。電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)包括直流拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)和交流拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，還分模擬和數(shù)字控制系統(tǒng)。數(shù)字控制系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)相比，數(shù)字控制系統(tǒng)有更好的穩(wěn)定性、可靠性，可以提高控制性能，此外還擁有信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等模擬控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的功能。近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直

21、流拖動(dòng)系統(tǒng)無論在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。因此，研究直流微機(jī)數(shù)字調(diào)速控制系統(tǒng)對(duì)于在高要求方面有獨(dú)特的好處，當(dāng)今世界，有可能會(huì)出項(xiàng)很多復(fù)雜情況，比如突發(fā)事故、自然災(zāi)害等，所以一個(gè)良好穩(wěn)定性、可靠性與控制行能就顯得尤為重要。比如現(xiàn)在的多功能無線遙控車、多功能的微機(jī)控制的小型消防車等高科技運(yùn)用的場(chǎng)合，他們的意義在于可以為人民貢獻(xiàn)更多的幫助，在人類不能到達(dá)的地方，在遠(yuǎn)程控制下他們可以到達(dá)排除隱患以及解救人類，使人們的財(cái)產(chǎn)及生命又多一個(gè)保護(hù)的屏障。 第2章 直流電機(jī)調(diào)速原理2.1 直流電機(jī)概述2.

22、1.1 直流電機(jī)的用途把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C(jī)是直流發(fā)電機(jī)；而把直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的電機(jī)是直流電機(jī)。在電機(jī)的發(fā)展史上，直流電機(jī)發(fā)明得較早，1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奠定了現(xiàn)代電機(jī)的基本理論基礎(chǔ)。從19世紀(jì)40年代研制成功第一臺(tái)直流電機(jī)，經(jīng)過大約17年的時(shí)間，直流電機(jī)技術(shù)才趨于成熟。后來才出現(xiàn)了交流電機(jī)，當(dāng)發(fā)明了三相交流電以后，交流電機(jī)得到迅速的發(fā)展。但是，迄今為止，工業(yè)領(lǐng)域里仍有使用直流電機(jī)的，這是由于直流電機(jī)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： 調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速； 啟動(dòng)、制動(dòng)和過載轉(zhuǎn)矩大； 易于控制，可靠性較高。直流電動(dòng)機(jī)多用于對(duì)調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上，如軋鋼機(jī)、電車、電氣鐵道牽

23、引、挖掘機(jī)械、紡織機(jī)械等。直流發(fā)電機(jī)可用來作為直流電機(jī)以及交流的發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁直流電源以及化工業(yè)中的電鍍、電解等設(shè)備的直流電源。直流電機(jī)的主要缺點(diǎn)是換向問題，它限制了直流電機(jī)的極限容量，又增加了維護(hù)的工作量。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，許多人研究交流電機(jī)的調(diào)速，取得了一定的效果，在某些調(diào)速場(chǎng)合可以代替直流電機(jī)。但是，直流電動(dòng)機(jī)由于其性能優(yōu)越，在電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中仍占有很重要的地位，利用可控硅整流電源配合直流電動(dòng)機(jī)仍在調(diào)速系統(tǒng)中迅速地發(fā)展。2.1.2 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)由靜止的定子和可以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。在定子和轉(zhuǎn)子之間存在一個(gè)間隙，稱作氣隙。定子的作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和支撐電機(jī)，轉(zhuǎn)子的作用是用來產(chǎn)

24、生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換，通常也被稱作電樞，定子和轉(zhuǎn)子各部件見圖 2-1。圖2-1 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖由直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)示意圖可以看到，直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。2.1.3 直流電機(jī)的工作原理一、直流發(fā)電機(jī)工作原理直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)的原

25、理。 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向） 圖2-2 直流發(fā)電機(jī)原理圖在圖2-2所示瞬間，導(dǎo)體a b 、c d 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向分別由 b指向 a和由d 指向 c 。這時(shí)電刷 A呈正極性,電刷B 呈負(fù)極性。 當(dāng)線圈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)180時(shí)，這時(shí)導(dǎo)體c d 位于N 極下，導(dǎo)體a b 位于S 極下，各導(dǎo)體中電動(dòng)勢(shì)都分別改變了方向。 從圖看出，和電刷 A接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于 N極下，同樣，和電刷 B接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于S 極下。因此，電刷 A始終有正極性，電刷 B始終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動(dòng)勢(shì)。如

26、果電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動(dòng)勢(shì)。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。 二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖2-3 直流電動(dòng)機(jī)的原理圖圖2-3 直流電動(dòng)機(jī)的原理圖，導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對(duì)電磁力形成了作用于電樞一個(gè)力矩，這個(gè)力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針方向，企圖使電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來。 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)了180后，導(dǎo)體 cd轉(zhuǎn)到 N極下，導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下時(shí)，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A流入，經(jīng)導(dǎo)體cd 、ab

27、 后，從電刷B流出。這時(shí)導(dǎo)體cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，?dǎo)體ab 受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針方向。 因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體 ab和cd 流入，使線圈邊只要處于N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷A 流入的方向，而在S 極下時(shí)，總是從電刷 B流出的方向。這就保證了每個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理3。 由于生產(chǎn)機(jī)械在不同的工作情況下，要求有不同的工作速度，因此把這種改變速度的方法稱為調(diào)試。調(diào)速可以用機(jī)械的、電氣的或者機(jī)-電配合的方法。調(diào)速

28、是為了生產(chǎn)需要而認(rèn)為地電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行的一種控制，它和電機(jī)在負(fù)載變化時(shí)而引起的轉(zhuǎn)換變化是兩個(gè)不同的概念。調(diào)速需要人為地改變參數(shù)，有意識(shí)地使電機(jī)工作點(diǎn)由一種機(jī)械特性轉(zhuǎn)換到另一種機(jī)械特性上，從而在同一負(fù)載下得到不同的轉(zhuǎn)速。根據(jù)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式： (2-1)2-1式中 n轉(zhuǎn)速（r/min）U電樞電壓(V)；I電樞電流(A)；R電樞回路總電阻()；Ke電機(jī)決定的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；勵(lì)磁磁通(Wb)。在上式中，Ke是常數(shù)，電流I是由負(fù)載決定的，因此調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種方法：、調(diào)節(jié)電樞供電電壓U;、改變勵(lì)磁磁通;、改變電樞回路電阻R。現(xiàn)在一一介紹各種調(diào)速的特點(diǎn)：1、調(diào)節(jié)電樞供電電壓U采用這種調(diào)速方法時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工

29、作電壓不能大于額定電壓。下面是機(jī)械特性方程 (2-2)2-2式中Ce、CT是電機(jī)結(jié)構(gòu)的相關(guān)常數(shù)，T是電磁轉(zhuǎn)矩。從2-2中可以看出，當(dāng)端電壓降低時(shí)，轉(zhuǎn)速降和特性曲線的斜率不變，而理想空載轉(zhuǎn)速隨電壓成正比關(guān)系（如圖2-4），此調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速法。圖 2-4 降低電樞電壓調(diào)速通常降壓調(diào)速的調(diào)速范圍可達(dá)，隨著晶閘管技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛運(yùn)用，利用晶閘管可控整流電源可以很方便地對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行降壓調(diào)速，而且調(diào)速性能好，可靠性高，現(xiàn)今的運(yùn)用也十分廣泛。2、改變勵(lì)磁磁通這是一種改變電機(jī)中磁通大小進(jìn)行調(diào)速的方法。通過改變勵(lì)磁線圈中的電壓，使磁通量改變（線圈電壓增大，磁通量增大；反之亦然）。為了防止磁路飽和，一般只

30、采用減弱磁通的辦法。對(duì)于小容量的電動(dòng)機(jī)可在勵(lì)磁回路中串接可調(diào)電阻來實(shí)現(xiàn)，大容量的電動(dòng)機(jī)則采用單獨(dú)的整流電源實(shí)現(xiàn)弱磁調(diào)速（如圖2-5）。圖2-5 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速的速度是往往向上調(diào)的，以額定轉(zhuǎn)速nN為最低速度，而最高速度受電機(jī)的換向條件和機(jī)械強(qiáng)度的限制，同時(shí)如果磁通過小，電樞反應(yīng)的去磁作用顯著，將使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性受到破壞。一般弱磁調(diào)速的調(diào)速范圍D2。弱磁調(diào)速在功率較小的勵(lì)磁電路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制方便，能量損耗低，調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性比較好，并且調(diào)速的平滑性也比較好，可以做到無級(jí)調(diào)速。3、改變電樞回路電阻R圖2-6 電樞串接電阻調(diào)速圖2-6是電動(dòng)機(jī)電樞串接電阻調(diào)速的機(jī)械特性曲線圖，電樞串入的電阻值不同，

31、可以保持不同的穩(wěn)定速度，串入的電阻值越大，最后的運(yùn)行速度就越低。串電阻調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)速只能從額定向下調(diào)，因此。低速時(shí)的由于特性很軟，所以調(diào)速的穩(wěn)定性差，不允許過低，一般用于D2的場(chǎng)合。同時(shí)，串接電阻不能做到連續(xù)，一般是分段串入電路中，即屬于有級(jí)的調(diào)速，調(diào)速平滑性差。在以上的調(diào)速辦法中，對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以變壓調(diào)速為主4、5。2.3 PWM調(diào)速原理2.3.1 PWM簡介脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制就是對(duì)脈沖的

32、寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(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，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)。 PWM控制技術(shù)以其控制簡單,靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式,也是人們研究的熱點(diǎn)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限,結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會(huì)成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一6。2.3.2 PWM控制的基本原理在采樣控制理論中有個(gè)重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同

33、的窄脈沖加在具有慣性環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積。這里說的效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如果把各種輸出波形用傅里葉變換分析，則低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。圖 2-7 形狀不同而沖量相同的各種脈沖例如圖2-7中a、b、c所示的三個(gè)窄脈沖形狀不同，其中圖a、b、c分別為矩形脈沖、三角脈沖、正弦半波脈沖，但他們的面積（沖量）都等于1，所以，它們分別加在具有慣性的同一個(gè)環(huán)節(jié)上時(shí)，其輸出響應(yīng)基本相同。當(dāng)窄脈沖變成d的單位脈沖函數(shù)時(shí)，環(huán)節(jié)響應(yīng)即為該環(huán)節(jié)的脈沖過渡函數(shù)。它們加在慣性環(huán)節(jié)的R-L電路上，其輸出的響應(yīng)波形僅在高頻段有所不同，這就是面積等效原理，是PWM控

34、制技術(shù)的重要理論知識(shí)7。2.3.3 直流電機(jī)的PWM調(diào)速原理自從全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方式，形成了脈沖寬度調(diào)制變換器直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。脈寬調(diào)制變換器的作用是：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，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。所采用的辦法就是直流調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)電樞供電電壓的變壓調(diào)速法。而脈寬調(diào)制變換器也就是我們所說的PWM驅(qū)動(dòng)器。圖2-8 H橋可逆PWM驅(qū)動(dòng)原理電路圖2-8是H橋可逆PWM驅(qū)動(dòng)的基本原理圖，也就是雙極性可逆PWM變換器?；镜?/p>

35、控制方式是:1、假設(shè)電流是A-B為正轉(zhuǎn)時(shí)，Ub1、Ub4是控制信號(hào)，此時(shí)，導(dǎo)通的，電流經(jīng)電源正極流出，經(jīng)VT1、電動(dòng)機(jī)（A-B）、VT4，再從地回到電源負(fù)極。當(dāng)VT1、VT4截止時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)本身內(nèi)部有電感，所以電流不會(huì)馬上減小。此時(shí)，電流會(huì)經(jīng)VD3、電源、VD2、電動(dòng)機(jī)形成一個(gè)閉合的回路，給電動(dòng)機(jī)形成一個(gè)能耗制動(dòng)的條件。還可以能量回饋。2、反轉(zhuǎn)時(shí)，Ub2、Ub3的控制信號(hào)使VT2、VT3導(dǎo)通，電流經(jīng)電源正極流出，經(jīng)VT3、電動(dòng)機(jī)（B-A）、VT2，再從地回到電源負(fù)極。在VT2 、VT3截止時(shí)，同樣的電動(dòng)機(jī)經(jīng)VD1、電源、VD4，回到電動(dòng)機(jī)，形成一個(gè)閉合回路。同樣，也可以實(shí)現(xiàn)能量回饋。其中，V

36、D1VD4在電路中起到了一個(gè)重要的作用，在失去控制信號(hào)時(shí)，為電動(dòng)機(jī)提供一個(gè)通路，使電動(dòng)機(jī)緒流，可以實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)以及能量回饋給電源。而怎樣控制轉(zhuǎn)速則是通過控制Ub1 、Ub2、 Ub3、 Ub4的占空比（高低電平的比例）來實(shí)現(xiàn)的。Ub1和Ub4是一組，Ub3、Ub2是一組，同一組的控制信號(hào)是相同的，控制它們的占空比以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)電樞電壓的大小來實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速的快慢。H橋可逆PWM驅(qū)動(dòng)電路的輸出平均電壓為：（2-3）若占空比和電壓系數(shù)的定義與不可逆變換器中相同，則在雙極式控制的可逆變換器中：=2-1； （2-4）就和不可逆變換器中的關(guān)系不一樣了。調(diào)速時(shí)，的可調(diào)范圍為01，相應(yīng)地，=-1+1。當(dāng)1/

37、2時(shí)，為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)em?結(jié)束e(k)=0e(k)0e(k)CNT; SysTick_SetReload(7200000); SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable);PID 程序：/聲明變量/定義變量float Kp; /PID 調(diào)節(jié)的比例常數(shù)float Ti; /PID 調(diào)節(jié)的積分常數(shù)float T; /采樣周期float Td; /PID 調(diào)節(jié)的微分時(shí)間常數(shù)float a0;float a1;float a2;float ek; /偏差ekfloat ek1; /偏差ek-1float ek2; /偏差ek-2float uk; /uki

38、nt uk1; /對(duì)uk 四舍五入求整int adjust; /最終輸出的調(diào)整量/變量初始化，根據(jù)實(shí)際情況初始化Kp=0.5; /比例常數(shù)Ti=300; /積分常數(shù)T=100; /采樣時(shí)間100msTd=10; /微分常數(shù)a0=Kp*(1+T/Ti+Td/T);a1=-Kp*(1+2*Td/T);a2=Kp*Td/T;，微分系數(shù)Kd=KpTd/T=0.8,Td=0.0002,根據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)得的結(jié)果確定這些參數(shù)ek=0;ek1=0;ek2=0;uk=0;uk1=0;adjust=0;int pid(float ek)if(gabs(ek)0)if(uk-uk1=0.5)uk1=uk1+1;if(uk

39、=0.5)uk1=uk1-1;adjust=uk1;return adjust;float gabs(float ek)if(ek0)ek=0-ek;return ek; HYPERLINK :/action.utops.cc/click.jsp?adsId=146&adsLeagueId=5&adsUserId=1&siteId=54&siteLeagueId=5&siteUserId=24&scId=3&adsType=2&prices=1.11&checkCode=68fd88fd6b&click=1&url= %3A/ totole &v=0&keyword=%u7ECF%u5178&

40、s= %3A/ o t _blank 經(jīng)典婚慶主持詞炮竹聲聲賀新婚,歡聲笑語迎嘉賓.尊敬各位來賓,各位領(lǐng)導(dǎo),各位親朋好友,先生們,女士們,活潑可愛的小朋友們,大家好! 好歌好語好季節(jié),好人好夢(mèng)好姻緣.來賓們今天是公元*年*月*日(農(nóng)歷六月初八)是良辰吉日,在這大吉大利吉祥喜慶的日子里,我們懷著十二分的真誠的祝福相聚在*酒樓一樓婚宴大廳共同慶賀*先生與*小姐新婚典禮.(首先我們給予掌聲的恭喜)大家都知道結(jié)婚是人生中的一件大事,而婚禮更是人生中最幸福神圣的時(shí)刻,尤其婚禮上浪漫 HYPERLINK :/action.utops.cc/click.jsp?adsId=164&adsLeagueId=5

41、&adsUserId=1&siteId=54&siteLeagueId=5&siteUserId=24&scId=3&adsType=7&prices=1.3&checkCode=91ec1303d8&click=1&url= %3A/ totole &v=0&keyword=%u6E29%u99A8&s= %3A/ o %u592A%u592A%u4E50%u4E09%u9C9C%u65B0%u6807%u51C6 utops.cc t _blank 溫馨高雅別致的婚禮儀式以及親朋好友的 HYPERLINK :/action.utops.cc/click.jsp?adsId=165&adsL

42、eagueId=5&adsUserId=1&siteId=54&siteLeagueId=5&siteUserId=24&scId=3&adsType=6&prices=1.3&checkCode=1dcc5adca2&click=1&url= %3A/ totole &v=0&keyword=%u826F%u597D&s= %3A/ o %u592A%u592A%u4E50%u65B0%u9C9C3_b utops.cc t _blank 良好祝愿會(huì)給新人一生永遠(yuǎn)帶來最美好的回憶.各位親朋好友,我是本次婚禮慶典的主持人*.今天我十分榮幸地接受新郎新娘的重托,步入這神圣而莊重的婚禮殿堂為新郎*

43、,新娘*的婚禮擔(dān)任司儀之職.讓我們?cè)谶@里共同見證一對(duì)新人人生中最幸福神圣美好的一刻！真是:百鳥朝鳳鳳求凰,龍鳳呈祥喜洋洋.讓我們用掌聲祝賀他們祝福新人鳳凰展翅迎朝暉,恩愛鴛鴦比翼飛.攜手同步知心人,共創(chuàng)宏圖獻(xiàn)真情.郎才女貌天作美,洞房花燭喜成雙.在神圣的婚禮進(jìn)行曲中一對(duì)新人手挽手,肩并肩緩緩步入婚禮大廳.臉上充滿了無比幸福的笑容讓我們用掌聲與鮮花給予一對(duì)新人最誠摯的祝福.婚姻是人生大事,結(jié)婚典禮對(duì)青年男女來說是一生中最重要的時(shí)刻.你也笑,我也笑,親朋好友齊來到.天也新,地也新,眾星捧月迎新人.新郎新娘臺(tái)上站, HYPERLINK :/action.utops.cc/click.jsp?adsId=167&adsLea