冯洁磊p081613424运动控制期末大作业仿真图及仿真结果

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1、运动控制期末大作业设计姓名：冯洁磊学号：P081613424班级：电气工程及其自动化2班指导教师：刁晨直流PWM双闭环调速一、立题背景及分析直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用，研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。调速方案的优劣直接关系到系统调速的质量，根据电机的型号及参

2、数选择最优方案，以确保系统能够正常，稳定地运行。文章中研究的系统采用直流双闭环调速系统，使系统达到稳态无静差，调速范围0~1500r/min，电流过载倍数为1.5倍，速度控制精度为0.1%（额定转速时）。PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在20世纪80年代以前一直未能实现。直到进入20世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。文章主要研究了利用MCS-51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。推出一种使用单片机的PWM直流电机闭环调速系统。

3、本系统结构简单，价格低廉，在实际应用中效果良好。采用硬件电路实现直流电机闭环调速系统已在实践中应用多年，其硬件组成复杂，调整困难，缺乏控制的灵活性。本文介绍的直流电机PWM闭环调速系统，使用低价位的单片微机89C2051为核心，实现闭环控制，并可进行数字显示和速度预置，方便了使用。电机调速采用脉宽调制方式，与晶闸管调速相比技术先进，可减少对电源的污染。本系统已用于健身跑步机调速，工作可靠，使用效果良好。图1是本系统的线路图，主要有PWM信号发生、闭环调速微机控制、直流电机驱动等几部分组成。　PWM波也可由具有PWM输出的单片机(

4、如80C198等)通过编程产生，也可采用PWM专用芯片来实现。PWM波的频率太高时，对直流电机驱动的功率管要求太高，太低时产生电磁噪声较大。实践应用中PWM波的频率在18kHz左右效果最好。经综合分析，本系统采用两片4位数值比较器4585和一片12位串行计数器4040组成了PWM信号发生电路。两片比较器U3、U2的A组接4040计数输出Q2～Q9端，B组接单片微机的P1端口。改变P1端口的输出值，可使PWM信号的占空比产生变化，进行调速控制。计数器4040的计数输入端CLK接单片机2051晶振的振荡输出XTAL2。晶振选用18M

5、Hz时，经QO～Q2的8分频，Q2～Q9的256分频，产生的PWM波形的频率为17．6kHz，适合光耦及功率开关管的合理工作范围。　　计数器4040每来8个脉冲，其输出Q2～Q9加1，当计数值小于或等于单片机P1端口输出值X时，U2的(A>B)输出端保持为低电平，当计数值大于X时U2的(A>B)输出端为高电平。随着计数值的增加，Q2～Q9由全“1”变为全“O”时，(A>B)输出端又变为低电平，这样，在U2的(A>B)端得到PWM的信号，其占空比为(255-X/255)×100％，改变X值可改变PWM信号的占空比，进行直流电机的转

6、速控制。使用此方法单片机只需根据调整量输出X值，PWM信号由三片通用数字电路生成，使软件大大简化，有利于单片机系统正常工作。由于单片机上电复位时P1端口输出全“1”，使用4585的B组与P1端口相连，升速时PO端口输出X按一定规律减少，降速时按一定规律增大。本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程，提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最

7、为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上，本文将做出SG3525单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。关键词：直流调速，双闭环，PWM，SG3525，直流电机，PI调节二、研究问题1.设计技术指标要求1.直流电动机：型号：DJ16；电枢电压：220V；电枢电流：1.2A；额定转数：1600rpm功率：485W；2.调速范围：0-1500r/min，电流过载倍数为13.起

8、动时超调量：转速超调量:电流超调量:三、解决方案1.现行方案的讨论与比较直流电动机的调速方法有三种：    （1）调节电枢供电电压U。    （2）改变电动机主磁通。（3）改变电枢回路电阻R。    改变电阻调速缺点很多，目前很少用，仅在有些卷扬机、起重机及电车