基于ARM的双闭环直流电动机调速系统项目报告.doc

电气工程与自动化学院 课程设计报告 （电机运动控制系统实践） 题 目：基于ARM双闭环直流电动机调速系统 专业班级：自动化102班 学 号：02号 学生姓名：曹炜 指导老师：汤青波 2013 年 1月 12日 摘 要 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。α大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析，最后画出了调速控制电路的电气原理图。 关键词 双闭环； 转速调节器；电流调节器；Simulink； 目 录 □□第一章（空两格）☆☆☆（小三号、宋体）……………× □□□1.1 ☆☆☆☆（四号宋体）…………………………………× □□□1.2 ☆☆☆☆…………………………………………………× □□□1.3 ☆☆☆☆…………………………………………………× ……………… □□第四章（空两格）☆☆☆（小三号、宋体）……………× □□□4.1 ☆☆☆☆…………………………………………………× □□□4.2 ☆☆☆☆…………………………………………………× ……………… □□致谢（小三号、宋体）……………………………………× □□参考文献（小三号、宋体）………………………………× □□附录（含外文资料和中文译文）（小三号、宋体）……× 第一章 绪论 1．1 直流调速系统的概述 三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用时比较开环、单环和双环时的动态响应。 （4）PID控制算法的确定： 以仿真结果或实验结果为根本依据，结合理论，确定合理的PID控制策略和控制参数。 （5）MATLAB仿真验证： 利用MATLAB下的SIMULINK软件进行系统仿真，同时将结果在示波器上显示出来，以验证设计的正确性。 第二章 双闭环直流调速系统设计框图 直流电机的供电需要三相直流电，在生活中直接提供的三相交流380V电源，因此要进行整流，则本设计采用三相桥式整流电路变成三相直流电源，最后达到要求把电源提供给直流电动机。如图2.1设计的方框图。 图2.1 双闭环直流调速系统设计方框图 三相交流电路的交、直流侧及三相桥式