无刷直流电机控制系统的设计【开题报告】

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1、毕业论文开题报告电气工程及其自动化无刷直流电机控制系统的设计一、课题研究意义及现状一个多世纪以来，电动机作为机电能量转换装置，其运用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活之中。其主要类型有同步电动机、异步电动机与无刷直流电动机三种。由于传统的直流电机均采用电刷以及机械方法进行换向，因而产生相应的摩擦，由此带来噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点，再加上成本高以及维护困难等缺点，从而限制了它的应用范围。针对上述传统直流电机的弊病，早在20世纪30年代就有人开始研究以电子换相代替机械换相的直流无刷电机，直至60年代初终于实现

2、了这一愿望。由于直流无刷电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，故在当今国民经济的各个领域，如医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺以及家用电器等方面的应用日益普及。如计算机硬盘驱动器和软盘驱动器里的主轴电机、打印机里的伺服电机。随着集成电路的发展，控制技术的进步，无刷直流电机的控制技术日趋成熟。常用的无刷直流电机的控制器目前有两种：一种是采用专门集成电路作为主控芯片的控制器，厂商根据无刷直流电机的控制要求，将需要的电路集成到一个芯片内，提高了系统的抗干扰

3、性，使控制器更加可靠；另一种是采用单片机作为主控芯片的控制器，设计者要根据控制要求编写相应的程序，虽然此方案工作量大、难度高，但是这类控制器运用灵活，可以根据市场需求来增加功能，并可以实现较为高级的控制理论，通常被称为数字式控制器。以PSoC系列芯片为核心的控制器具有高集成度，因为PSoC拥有成熟而丰富的用户模块，极大地减少了甚至免除了设计者在外围电路上花的时间和精力。而且设计者无需在程序上劳神费力，提高了开发效率。这使得控制器价格低廉，且保密性好。在日益增长的市场竞争下，这款控制器可占有一席之地，还会有更好的发展。二、课题研究的主要

4、内容和预期目标本课题主要研究无刷直流电机的控制系统，在了解和研究无刷直流电机的结构和其工作原理之后，用PSoC芯片设计一个无刷直流电机控制方案。通过了解课题的主要内容和设计任务，开展以下工作：首先，要分析基于PSoC的无刷直流电机控制的解决方案，确定系统设计中需要用到Cy8C29466的内部结构、通用I/O数目、所需Flash及SRAM空间大小等参数；其次，是系统的整体硬件结构设计(包括芯片规划和外围电路设计)；再次，是学习CypressDesigner5.0软件并操作使用；最后，设计无刷直流电机的驱动模块电路、速度显示模块电路，并绘

5、制原理图，制作PCB板，并进行硬件电路的调试。预期目标：完成基于PSoC的无刷直流电机控制器系统的设计和控制器的制作与调试，并完成有关毕业论文。三、课题研究的方法及措施基于PSoC的无刷直流电动机控制器是由控制信号输入模块、显示模块、电机驱动模块、检测模块、PSoC单片机控制器模块以及电源模块组成。具体的系统组成框图如下：控制信号输入模块：主要是有按键输入，用于调节无刷直流电机的速度和转向；PSoC单片机控制模块：主要是对信号进行处理，是主要的控制模块，选型：PSoCCy8C29466；显示模块：一般采用数码管显示和表盘，主要显示转速

6、；电源模块是利用控制器电源VSS经过电压转换产生+5V和+15V，分别供给单片机及外围电路。电机驱动模块：无刷直流电机的驱动方案有三相全桥逆变电路、上桥臂驱动以及下桥臂驱动等，一般采用三相全桥逆变电路来驱动；检测模块：这个模块是用来检测和反馈电机的运行状态的。四、课题研究进度计划毕业设计期限：自2010年09月13至2011年5月25日。2010年09月14日-11月04日：分析老师给的任务，收集资料，进行系统总体方案设计。2010年11月05日-12月03日：完成关于无刷直流电机控制系统的开题报告、文献综述、外文翻译。2010年12

7、月05日-2011年02月21日：对方案进行具体设计，对系统模块进行软件程序设计，调试程序，撰写设计报告与论文。2011年2月22日-4月01日：对设计作品进行完善，修改论文，进行答辩。五、参考文献[1]陈城.基于PSoC的无刷直流电机控制系统研究[D].天津：天津大学，2007，8.[2]叶朝辉，华成英.可编程片上系统(PSoC)原理及实训[M].北京：清华大学出版社，2008，5.[3]戴国骏.系统可配置单片机原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2009，4.[4]朱明程，李晓滨.PSoC原理与应用设计[M].北京：机械工业出

8、版社，2008，3.[5]BIT-AutomotiveElectronicsTechnicalInnovationCenter.TheoryandOperationofPsoC[EB/OL].[2010-11-17].h