基于STM32的直流电机PID调速系统设计.doc

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1、《计算机控制技术课程设计》题目：基于STM32的直流电机PID调速学院：计算机与电子信息学院专业：电气工程及其自动化班级：电气12-5学号：12034320515姓名：任课教师：完成时间：2015.11.18——2015.12.30基于STM32的直流电机PID调速摘要电机转速控制在运动控制系统中占有至关重要的地位，本设计将电机转速控制作为研究对象；以PID为基本控制算法，STM32F103单片机为控制核心，产生受PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转

2、速无静差调节的目的。在系统中采320×240TFTLCD显示器作为显示部件，通过4个按键通过界面切换方式设置P、I、D、V四个参数和正反转控制，启动后可以通过显示部件了解电机当前的运行状态和系统的CPU温度。该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。关键词：PID直流电机反馈调节BasedontheSTM32PIDspeedcontrolofdcmotorAbstractMotorspeedcontroloccupiesacrucialpositioninthemotioncontrolsystem,thedesignofthemotorspeed

3、controlforthestudy;inthebasicPIDcontrolalgorithm,STM32F103microcontrollercore,bythePIDcontrolalgorithmgeneratesaPWMpulsetoachieveDCspeedcontrol.Atthesametimetheuseofphotoelectricsensorstoconvertthemotorspeedtopulsefrequencyfeedbacktothemicrocontrollertoachieveclosed-loopspeed

4、control,tospeedstaticerroradjustmentpurposes.Mining320×240TFTLCDmonitorasadisplayunitinthesystem,throughfourkeysettingsP,I,D,Vfourparametersandreversingcontrolthroughtheinterfaceswitchingmode,starttounderstandthecurrentstateofthemotorandthesystemthroughthedisplayunitCPUtemper

5、ature.Thesystemcontrolandhighprecision,hasastronganti-jammingcapability.Keywords:PIDDCmotorfeedbackregulation目录1.绪论11.1研究背景与意义11.2本文主要研究方法12.设计方案与论证22.1系统设计方案22.2控制器模块设计方案23.系统硬件电路设计33.1整体电路设计33.1.1整体理论33.1.2整体简单结构图和资源分配图33.2最小单片机系统设计43.2.1STM32F103复位电路63.2.2电源电路63.3电机驱动电路设计7

6、3.4光电码盘编码器电路设计73.5显示电路设计83.6按键电路设计104.系统软件设计104.1PID算法104.2PID参数整定方法114.3电机速度采集算法124.4程序流程图125.系统调试135.1软件调试135.2系统测试与分析146.总结与展望15参考文献16附录一部分程序源程序17附录二系统界面实物图和PCB图201.绪论1.1研究背景与意义电动机在现代的工业中，是主要的驱动设备，尤其是直流电动机，由于它的平滑调速性和结构上的简单，使其成为许多电器，如洗衣机，电梯等的驱动。而对于直流电机的控制，最流行的莫过于采用可控硅装置向电动机

7、供电，即KZ—D拖动系统。起初的控制系统是发电机—电动机系统，相当的笨重。随着电力电子技术和单片机的成熟应用[1]，使得直流电机调速系统从模拟化向数字化转变。而PWM脉宽调制，是现在应用最成熟的方法。它来源于电力电子的桥式电路，通过单片机可进行简单的模拟，而将它们结合起来，由电力电子元件组桥进行方向控制，而由单片机产生PWM波控制晶闸管的门极。调节占空比就能够控制电机的平均电压，从而控制电机的转速。直流电动机调速应用于实际中各个方面，工业，家电等，因为它能够在一个相当大的范围内进行平滑调速。但是早起以模拟元件为控制装置的系统，由于模拟元件本身的缺

8、陷，导致硬件复杂，功能简单，不灵活，误差大，无法实行精确的调速。单片机的应用解决了这个问题的一部分，误差可由许多完善的算法来解决，而且减