双闭环可逆直流脉宽调速系统设计（附电路图及程序清单）.doc

双闭环可逆直流脉宽调速系统设计 摘要 直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，因此本次设计基于单片机89S51芯片建立了双闭环可逆直流脉宽调速系统的数学模型,设计了一套实验用双闭环可逆直流脉宽调速系统，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词：直流电机、单片机89S51、双闭环可逆、PWM调速、仿真 目录 第一章 设计的内容和要求 ……………………………………………1 1.1 设计的目的及意义 …………………………………………………………1 1.2 设计的任务和要求 …………………………………………………………1 第二章 方案设计 ………………………………………………………2 第三章 理论分析 ………………………………………………………3 3.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 …………………………………3 3.2 转速、电流双闭环直流调速系统的数学模型 ……………………………4 3.3 电流环的设计 ………………………………………………………………4 3.4 转速环的设计 ………………………………………………………………7 第四章 系统硬件电路设计 ……………………………………………9 4.1 主电路设计 …………………………………………………………………9 4.2 控制电路设计 ………………………………………………………………9 4.3 驱动电路设计………………………………………………………………10 4.4 系统反馈检测电路设计……………………………………………………11 4.5 光电隔离电路设计…………………………………………………………13 4.6 系统硬件电路原理图………………………………………………………13 第五章 软件设计………………………………………………………14 5.1 程序流程图…………………………………………………………………14 5.2 程序清单……………………………………………………………………15 第六章 调试与仿真……………………………………………………16 第七章 总结……………………………………………………………18 附录 ……………………………………………………………………19 附录I系统硬件电路原理图……………………………………………………19 附录II 程序清单………………………………………………………………20 参考文献 ………………………………………………………………24 设计的内容和要求 1.1 设计的目的及意义 通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高该系统的性能，使其能够适用于各种工作场合，提高其使用效率。并以此为基础，再对交流调速系统进行研究，最终掌握各种交、直流调速系统的原理，使之能够应用于国民经济各个生产领域。 本次设计的目的： （1）训练学生正确地应用运动控制系统，培养解决工业控制、工业检测等领域具体问题的能力 （2）学生通过课程设计，熟悉运动控制系统应用系统开发、研制的过程，软、硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤 （3）对学生进行基本技能训练，例如组成系统、编程、调试、绘图等，使学生理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力 1.2 设计的任务和要求 1）设计的任务及步骤： 分析并测定系统各环节的输入输出特性及其参数，调试各单元电路；根据测定参数计算速度调节器和电流调节器的参数；系统开环调试并测定其开环机械特性；系统闭环调试并测试系统闭环静态、动态性能；方案设计 方案I：改变电枢回路电阻R在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。改变电动机主磁通改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。调节电枢供电电压U改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不大，往往是和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。因此，改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，