冯洁磊P081613424运动控制期末大作业仿真图及仿真结果.docVIP

运动控制期末大作业设计 姓名：冯洁磊 学号： P081613424 班级：电气工程及其自动化2班指导教师：刁晨 直流PWM双闭环调速 一、立题背景及分析 直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。调速方案的优劣直接关系到系统调速的质量，根据电机的型号及参数选择最优方案，以确保系统能够正常，稳定地运行。文章中研究的系统采用直流双闭环调速系统，使系统达到稳态无静差，调速范围0~1 500 r/min，电流过载倍数为1.5倍，速度控制精度为0.1%（额定转速时）。PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在20世纪80年代以前一直未能实现。直到进入20世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。文章主要研究了利用MCS-51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。推出一种使用单片机的PWM直流电机闭环调速系统。本系统结构简单，价格低廉，在实际应用中效果良好。 采用硬件电路实现直流电机闭环调速系统已在实践中应用多年，其硬件组成复杂，调整困难，缺乏控制的灵活性。本文介绍的直流电机PWM闭环调速系统，使用低价位的单片微机89C2051为核心，实现闭环控制，并可进行数字显示和速度预置，方便了使用。电机调速采用脉宽调制方式，与晶闸管调速相比技术先进，可减少对电源的污染。本系统已用于健身跑步机调速，工作可靠，使用效果良好。图1是本系统的线路图，主要有PWM信号发生、闭环调速微机控制、直流电机驱动等几部分组成。 　 PWM波可由具有PWM输出的单片机(如80C198等)通过编程产生，也可采用PWM专用芯片来实现。PWM波的频率太高时，对直流电机驱动的功率管要求太高，太低时产生电磁噪声较大。实践应用中PWM波的频率在18kHz左右效果最好。经综合分析，本系统采用两片4位数值比较器4585和一片12位串行计数器4040组成了PWM信号发生电路。两片比较器U3、U2的A组接4040计数输出Q2～Q9端，B组接单片微机的P1端口。改变P1端口的输出值，可使PWM信号的占空比产生变化，进行调速控制。计数器4040的计数输入端CLK接单片机2051晶振的振荡输出XTAL2。晶振选用18MHz时，经QO～Q2的8分频，Q2～Q9的256分频，产生的PWM波形的频率为17．6kHz，适合光耦及功率开关管的合理工作范围。 　　计数器4040每来8个脉冲，其输出Q2～Q9加1，当计数值小于或等于单片机P1端口输出值X时，U2的(AB)输出端保持为低电平，当计数值大于X时U2的(AB)输出端为高电平。随着计数值的增加，Q2～Q9由全“1”变为全“O”时，(AB)输出端又变为低电平，这样，在U2的(AB)端得到PWM的信号，其占空比为(255-X/255)×100％，改变X值可改变PWM信号的占空比，进行直流电机的转速控制。使用此方法单片机只需根据调整量输出X值，PWM信号由三片通用数字电路生成，使软件大大简化，有利于单片机系统正常工作。由于单片机上电复位时P1端口输出全“1”，使用4585的B组与P1端口相连，升速时PO端口输出X按一定规律减少，降速时按一定规律增大。本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程，提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上，本文将做出SG3525单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。：直流调速PWM ，SG3525，直流电机PI调节 0-1 500 r/min，电流过载倍数为1转速超调量 电流超调量三、解决方案 1.现行方案的讨论与比较 直流电动机的调速方法有三种：????（1）调节电枢供电电压U???? （2）改变电动机主磁通。（3）改变电枢回路电阻R????改变电阻调速缺点很多，目前很少用，仅在有些卷扬机、起重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，自动控制的直流调速系统往往以调压调