数字控制PWM双闭环直流调速系统课程设计

1、山东理工大学毕业设计课 题：数字控制PWM的直流电机调速系统的课程设计姓 名：嵇长发学 号：1011042088班 级：自动化1003班院 校：电气与电子工程学院数字控制PWM的直流电机调速系统的课程设计一、 课程设计的目的运用计算机控制技术对直流电机正反转运行进行控制，了解计算机控制的过程。对计算机的原理和内部结构有一定的认识和了解，设计的过程包括系统设计方案的设计，硬件的选择和设计，控制软件的设计。以便使我们对大学中所学的课程有一个更深的学习，使所有的课程综合在一起。二、 系统总体方案设计 1数字控制双闭环直流PWM调速系统的原理 采用转速、电流双闭环控制结构，在系统中设置两个调节器，分别

2、调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出作为PWM的控制电压。检测部分中，采用了霍尔片式电流检测装置（TA）对电流环进行检测，转速环则是采用了光电码盘进行检测。 （直流调速系统课本P122原理图两者结合码盘测速）2数字控制直流PWM调速系统的硬件结构 数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图 （直流调速系统 陈伯时编著课本P101）双闭环系统结构，采用微机控制；全数字电路，实现脉冲触发、转速给定和检测；采用数字PI算法。由软件实现转速、电流调节系统由主电路、控制电路、给定电路、显示电路组成主电路：三相交流电源经不可控整流器变换为电压

3、恒定的直流电源，再经过直流PWM变换器得到可调的直流电压，给直流电动机供电.主电路采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。 主电路三、 硬件选择1.单片机选择选择89S52单片机以下是引脚图，以及引脚功能介绍VCC：供电电压。 -i.bm  hxy0:m  GND：接地。 )U GR&QR6.T/Kj$DP3.0 RXD（串行输入口） W

4、8.oLh  "m38*s x  P3.1 TXD（串行输出口） E'OBh0$!e  -?MpHSho$  P3.2 /INT0（外部中断0） #!Id %=P2  WE+Vs P3.3 /INT1（外部中断1） ,9o4%>I  >tI"(39P3.4 T0（记时器0外部输入） s_o)MyCVC  )Z2p Pmx  P3.5 T1（记时器1外部输入） zN;u.8)h0  "(;g!)P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） z= IkMktD &

5、#160;l?uo/<u  P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） gh;6t*a  (ddtRfXUN  2.直流电动机选择电力拖动自动控制系统陈伯时编P79直流电动机：220V,136A,1460r/min,Ce=0.132V*min/r,允许过载倍数=1.5；晶闸管装置放大系数Ks=40;电枢回路总电阻R=0.5；时间常数Tl=0.03s,Tm=0.18s,Ton=0.01s,电流反馈系数：=0.05V/A,(约等于10V/1.5*In)四、硬件设计部分1. 键盘设计采用8*2行列式键盘输入给定转速时应注意的几个问题：（1）转速不足四位时，在前面加拨

6、0凑够四位；（2）转速输入错误时，按取消键，显示器清空，重新输入值；（3）转速输入完成后，按确认键。2·显示器设计采用共阳极的发光二极管构成可以显示8位十进制的显示器，运行中前四个显示额定转速，后四个显示当前的实际转速值。 共阳极显示器，用74LS47驱动 3·8279芯片8279引脚说明DB0DB7:双向数据总线 /RD、/WR:读写选通信号 /CS:片选信号RESET:复位信号CLK:时钟信号 A0:命令/状态或数据识别信号A=1,为写命令或读状态; A=0,为数据 IRQ:中断请求信号SL0SL3: 矩阵扫描线RL0RL7: 检测输入线/BD: 显示消隐信号SHIFT

7、: 扩展键位的换档信号,带上拉电阻 CTRL/STB: 控制键输入/选通信号输入,带上拉电阻4.8279与单片机、键盘和显示器的外围总接线如图1示。5.模拟ACR电流调节器设计采用PI调节器图在电力拖动自动控制系统陈伯时编P78通过直流电机型号计算软件，以及检验近似条件P796.数字ASR转速PI调节器设计？（电力拖动自动控制系统陈伯时编P114） 7.数模转换器DAC0832芯片:注输出要05V单片微型计算机原理及应用姜志海编P247引脚介绍Vcc:电源输入线  Vref:基准电压输入线  (-10v+10v)  AGND:模拟地,

8、摸拟信号和基准电源的参考地.  DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好D0D7：数字信号输入端。 ILE：输入寄存器允许，高电平有效。CS：片选信号，低电平有效。 WR1：写信号1，低电平有效。 XFER：传送控制信号，低电平有效。/ WR2：写信号2，低电平有效。 IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。 8放大器同相放大器反相放大器9.PWM生成原理介绍用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定，宽度可变的脉冲电压序列，从而改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。PWM仿真10.光电离

9、图光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电光和光电的转换器件。-11.DAC0832/ACR/放大器、光电耦合电路12.光电编码器本设计使用每转1024线的光电编码器作为转速传感器，它产生的测速脉冲频率与电机转速有固定的比列关系，微机对该频率信号采用M/T法测速处理。图（本子草图详细）M/T法测速原理转速测定为M/T式编码盘测速，要通过测取给定时间内的编码盘输出的脉冲数。T0用来定时，T1用来计数，T0和T1均工作与方式1。T0定时50ms，单片机的时钟频率为12MHz，机器周期为1us，电力拖动自动控制系统陈伯时编P10

10、313.电源设计正负5伏特，正负12伏特14.驱动电路 驱动八位显示器15.电流检测 与直流电机相串连，检测电机电流，反馈电流与电流调节器ACR的反馈端相接。16.报警器接在单片机P1.0口上，开始时，初始化，令p1.0为低电平，当检测到电流过大时，变为高电平，二极管发亮四、流程或者系统工作原理-五、整机电路图参考文献1 王兆安等.电力电子技术 .机械工业出版社.2张宏建·自动检测技术与装置·化学工业出版社3 陈伯时.电力拖动自动控制系统-运动控制系统. 机械工业出版社.4 杨欣等·51单片机应用实例详解·清华大学出版社5孙立志.PWM与数字化电动机控制技术应用.中国电力出版社.6 杨素行.模拟电子技术基础.高等教育出版社. 7 陈明荧. 8051单片机基础教程.科学出版社. 8 姜志海·单片微型计算机原理及应用