基于80C196MC单片机直流伺服电机调速系统设计毕业论文.doc

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1、伺服电机控制系统基于80C196MC单片机直流伺服电机调速系统设计毕业论文目录目录I第1章绪论-1-1.1直流伺服电动机发展及现状-1-1.2直流伺服电动机的特点及应用-1-1.2.1直流伺服电动机的特点-1-1.2.2直流伺服电动机的应用-2-1.3课题主要研究内容-3-第2章直流伺服电动机的工作过程-4-2.1直流伺服电动机基本组成-4-2.1.1电动机本体-4-2.1.2转子位置传感器-5-2.1.3电子换向电路-6-2.2直流伺服电动机的工作原理-7-2.3直流伺服电动机的数学模型-8-

2、2.3.1电压平衡方程-8-2.3.2转矩方程-9-2.3.3传递函数-10-2.4直流伺服电动机的调速方法-10-2.4.1电势和调速方法-10-2.4.2电磁转矩-11-2.5直流伺服电动机双闭环系统-12-2.5.1双闭环控制系统组成-12-2.5.2双闭环控制系统动态数学模型-13-第3章调速系统方案确定-15-3.1无刷电机样机参数-15-3.2主控单元-15-3.2.180C196MC单片机简介-15-3.2.280C196MC单片机的结构-15-3.2.280C196MC单片机的特

3、点-17-3.3系统的组成-18-第4章基于单片机的调速系统硬件设计-19-4.1供电电源设计-19-4.2检测电路设计-20-4.2.1位置检测-20-4.2.2整形电路-22-4.2.3正反转控制-22-4.2.4电流检测电路-23-伺服电机控制系统4.3主功率和驱动电路-24-4.3.1主功率电路-24-4.3.2功率驱动电路-26-4.4过流过压保护电路-29-4.4.1过流保护电路-29-4.4.2过压、欠压保护电路-30-4.5键盘与显示电路-30-4.5.1键盘电路-30-4.5.

4、2显示电路-31-第5章基于单片机的调速系统软件设计-33-5.1程序设计思想-33-5.2主程序-33-5.2.1初始化程序-34-5.2.2键处理程序设计-36-5.2.3LED动态显示子程序-37-5.3捕捉中断服务程序-38-5.4采样中断服务程序-39-5.4.1转速计算子程序-40-5.4.2A/D转换子程序-40-5.4.3波形发生控制程序-42-参考文献-45-致谢-47-基于80C196MC单片机直流伺服电机调速系统硬件设计II基于80C19单片机伺服电机调速系统软硬件设计第1

5、章绪论1.1直流伺服电动机发展及现状传统直流电机采用机械机构（电刷）进行换向，因而存在机械摩擦，并由此带来电磁噪声、换向火花、以及寿命短等缺点，再加上制造成本高、维修困难，从而极大的限制了它的发展和应用范围。针对传统直流电动机的弊病，早在20世纪30年代就有人开始研制以电子换向代替机械换向的直流无刷电动机。经过几十年的努力，终于在60年代实现了这一愿望。在此之后，又相继出现了新型永磁材料钐钴、钐铝、钦铁硼，它们具有高剩磁密度，高矫顽力以及高磁能积等优异磁性能，使永磁电机有了较大发展。但是钐和钴的

6、价格昂贵，限制了永磁无刷电机的前进步伐。直到八十年代初期，价格较低的钦铁硼永磁材料研制成功，开创了稀土永磁电机的新纪元，并为其在民品工业中的应用开辟了广阔前景，现已在医疗器械、仪器仪表、化工、纺织及家用电器等领域日益普及[1][2]。-47-基于80C19单片机伺服电机调速系统软硬件设计进入90年代以来，随着电力电子工业的飞速发展，许多高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT、MCT等相继问世，以及微处理器、大规模集成电路技术的发展，逆变装置也发生了根本性的变化。这些开关器件本身向

7、着高频化、大容量、智能化方向发展，并出现集半导体开关、信号处理、自我保护等功能为一体的智能功率模块（正M）和大功率集成电路，使直流伺服电动机的关键部件之一―逆变器的成本降低，且向高频化、小型化发展。同时，永磁材料的性能不断提高和完善，特别是钕、铁、硼永磁材体的热稳定性和耐腐蚀性的改善，加上永磁电机研究和开发经验的逐步成熟，稀土永磁直流伺服电动机的应用和开发进入一个新阶段，目前正朝着超高速、高转矩，高功能化、微型化方向发展[3]。1.2直流伺服电动机的特点及应用1.2.1直流伺服电动机的特点直流无

8、刷电机是用电子换向代替传统的机械换向的一种新型机电一体化电机。它由一台永磁同步电动机的本体，一套电子换向开关电路（又称逆变器）,和转子位置传感器所组成。直流伺服电动机保持着有刷直流电机的优良机械及控制特性，在电磁结构上和有刷直流电机一样，但它的电枢绕组放在定子上，转子上放置永久磁钢。直流伺服电动机的电枢绕组像交流电机的绕组一样，采用多相形式，经由逆变器接到直流电源上，定子采用位置传感器实现电子换相来代替有刷直流电机的电刷和换向器，各相逐次通电产生电流，定子磁场和转子磁极主磁场相互作用，产生转矩。