基于AVR电机速度控制器的开发与研究

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1、基于AVR电机速度控制器的设计与实现摘要伺服直流电机是功率半导体和永磁材料一体化的新型电机，它既具有直流伺服电机优良的调速性能，又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点。伺服直流电机还具有运行效率高、易于控制等特点。目前，在工业控制领域中得到了越来越广泛的应用，尤其在调速和伺服领域呈现出良好的应用前景。首先，论文分析了伺服直流电机控制系统基本构成、工作原理，建立了伺服直流电机的数学模型。由于伺服直流电机在低速和直接驱动时的转矩脉动比较大，在研究了伺服直流电机工作和控制原理的基础上，对导致电流脉动和

2、转矩脉动的原因进行了分析，深入研究了转矩抑制和电流控制的方法。其次以AVR单片机作为伺服直流电动机的控制器，通过改变控制字的发送顺序以及调节PWM波的占空比，实现了电机的启动停止和速度控制功能，主要针对伺服直流电动机组成中的主电路、驱动电路、位置信号检测电路进行了介绍，并给出了相应的硬件电路和软件设计流程图。最后完成了相应功能的编程、调试工作，最后对硬件和软件的可靠性问题进行了详细的讨论。关键词：伺服直流电动机；AVR单片机；PWM；转矩脉动DESIGN&IMPROVEMENTOFMOTORSPEEDCONTR

3、OLLERBASEDONAVRAbstractServodirectcurrentmotor，whichiscombinationsofpermanent-magnetACMotorsandinverters,hasthevirtuesofnotonlythesimplicityintheircontrolofDCmotor,butalsothehighefficiencyandreliabilityofACmotor.RecentlyBrushlessDCmotorisincreasinglybeinguse

4、dintheindustryareawidely,especiallyinhigh-performanceapplications.Firstly,thebasicelementsandtheoperatingprincipleofthecontrolsystemareanalyzed.ThemathematicmodelofBrushlessDCmotorisalsoresearchedinthisthesis.Becauseofbrushlessmotor'slargetorque-rippleduring

5、lowspeedanddirectdriving,itistheStudyfocusofBrushlessDCmotorapplicationshowtoreducetorque-ripplesandcurrentRipples.Furthermoer,theAVRsinglechipisusedasthecontrollerofthebrushlessDCmotor-drivensystem,andrealizingthefunctionsofbi-directionalrotationandvelocity

6、modulationcontrolthroughchangingthecontrolwordtransmissionorderandmodulatingtheduty-rationofPWMwave.Thecontrolcircuitofbrushlessdirectcurrentmotormainlyfocusesonthedesignforthemaincircuit,drivencircuitandthepositionsignaldetectingcircuit,andgivesthecorrespon

7、dinghardwarecircuitandtheflowchartofsoftware.Final,Thewholesystem'shardwareandsoftwarehavebeendesignedbasedonthesystem'sControlstrategyandthereliable-designingquestionhadbeendiscussedinthepaper.Keywords：Servodirectcurrentmotor;AVRsinglechip;PWM;Torque-ripple

8、第1章概述11.1背景和设计介绍11.2论文研究的内容和意义11.3设计方案及技术路线2第2章电机速度控制工作原理32.1系统组成32.2直流伺服电机的选择32.3伺服直流电机及控制方法研究62.4直流伺服电机的工作原理72.5直流伺服电机的驱动方法82.5.1三相半控电路92.5.2三相丫联接全控电路92.5.3三相角联接全控电路112.6单片机简介122.6.1AVR系列Megas