數(shù)字控制PWM雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)課程設計

1、山東理工大學畢業(yè)設計課 題：數(shù)字控制PWM的直流電機調速系統(tǒng)的課程設計姓 名：嵇長發(fā)學 號：1011042088班 級：自動化1003班院 校：電氣與電子工程學院數(shù)字控制PWM的直流電機調速系統(tǒng)的課程設計一、 課程設計的目的運用計算機控制技術對直流電機正反轉運行進行控制，了解計算機控制的過程。對計算機的原理和內部結構有一定的認識和了解，設計的過程包括系統(tǒng)設計方案的設計，硬件的選擇和設計，控制軟件的設計。以便使我們對大學中所學的課程有一個更深的學習，使所有的課程綜合在一起。二、 系統(tǒng)總體方案設計 1數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調速系統(tǒng)的原理 采用轉速、電流雙閉環(huán)控制結構，在系統(tǒng)中設置兩個調節(jié)器，分別

2、調節(jié)轉速和電流，二者之間實行串級連接，即以轉速調節(jié)器的輸出作為電流調節(jié)器的輸入，再用電流調節(jié)器的輸出作為PWM的控制電壓。檢測部分中，采用了霍爾片式電流檢測裝置（TA）對電流環(huán)進行檢測，轉速環(huán)則是采用了光電碼盤進行檢測。 （直流調速系統(tǒng)課本P122原理圖兩者結合碼盤測速）2數(shù)字控制直流PWM調速系統(tǒng)的硬件結構 數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調速系統(tǒng)硬件結構圖 （直流調速系統(tǒng) 陳伯時編著課本P101）雙閉環(huán)系統(tǒng)結構，采用微機控制；全數(shù)字電路，實現(xiàn)脈沖觸發(fā)、轉速給定和檢測；采用數(shù)字PI算法。由軟件實現(xiàn)轉速、電流調節(jié)系統(tǒng)由主電路、控制電路、給定電路、顯示電路組成主電路：三相交流電源經(jīng)不可控整流器變換為電壓

3、恒定的直流電源，再經(jīng)過直流PWM變換器得到可調的直流電壓，給直流電動機供電.主電路采用由達林頓管組成的H型PWM電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態(tài)，精確調整電動機轉速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉速和方向的控制；電子開關的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調速技術。 主電路三、 硬件選擇1.單片機選擇選擇89S52單片機以下是引腳圖，以及引腳功能介紹VCC：供電電壓。 -i.bm  hxy0:m  GND：接地。 )U GR&QR6.T/Kj$DP3.0 RXD（串行輸入口） W

4、8.oLh  "m38*s x  P3.1 TXD（串行輸出口） E'OBh0$!e  -?MpHSho$  P3.2 /INT0（外部中斷0） #!Id %=P2  WE+Vs P3.3 /INT1（外部中斷1） ,9o4%>I  >tI"(39P3.4 T0（記時器0外部輸入） s_o)MyCVC  )Z2p Pmx  P3.5 T1（記時器1外部輸入） zN;u.8)h0  "(;g!)P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） z= IkMktD &

5、#160;l?uo/<u  P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） gh;6t*a  (ddtRfXUN  2.直流電動機選擇電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時編P79直流電動機：220V,136A,1460r/min,Ce=0.132V*min/r,允許過載倍數(shù)=1.5；晶閘管裝置放大系數(shù)Ks=40;電樞回路總電阻R=0.5；時間常數(shù)Tl=0.03s,Tm=0.18s,Ton=0.01s,電流反饋系數(shù)：=0.05V/A,(約等于10V/1.5*In)四、硬件設計部分1. 鍵盤設計采用8*2行列式鍵盤輸入給定轉速時應注意的幾個問題：（1）轉速不足四位時，在前面加撥

6、0湊夠四位；（2）轉速輸入錯誤時，按取消鍵，顯示器清空，重新輸入值；（3）轉速輸入完成后，按確認鍵。2·顯示器設計采用共陽極的發(fā)光二極管構成可以顯示8位十進制的顯示器，運行中前四個顯示額定轉速，后四個顯示當前的實際轉速值。 共陽極顯示器，用74LS47驅動 3·8279芯片8279引腳說明DB0DB7:雙向數(shù)據(jù)總線 /RD、/WR:讀寫選通信號 /CS:片選信號RESET:復位信號CLK:時鐘信號 A0:命令/狀態(tài)或數(shù)據(jù)識別信號A=1,為寫命令或讀狀態(tài); A=0,為數(shù)據(jù) IRQ:中斷請求信號SL0SL3: 矩陣掃描線RL0RL7: 檢測輸入線/BD: 顯示消隱信號SHIFT

7、: 擴展鍵位的換檔信號,帶上拉電阻 CTRL/STB: 控制鍵輸入/選通信號輸入,帶上拉電阻4.8279與單片機、鍵盤和顯示器的外圍總接線如圖1示。5.模擬ACR電流調節(jié)器設計采用PI調節(jié)器圖在電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時編P78通過直流電機型號計算軟件，以及檢驗近似條件P796.數(shù)字ASR轉速PI調節(jié)器設計？（電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時編P114） 7.數(shù)模轉換器DAC0832芯片:注輸出要05V單片微型計算機原理及應用姜志海編P247引腳介紹Vcc:電源輸入線  Vref:基準電壓輸入線  (-10v+10v)  AGND:模擬地,

8、摸擬信號和基準電源的參考地.  DGND:數(shù)字地,兩種地線在基準電源處共地比較好D0D7：數(shù)字信號輸入端。 ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。CS：片選信號，低電平有效。 WR1：寫信號1，低電平有效。 XFER：傳送控制信號，低電平有效。/ WR2：寫信號2，低電平有效。 IOUT1、IOUT2：DAC電流輸出端。 8放大器同相放大器反相放大器9.PWM生成原理介紹用脈沖寬度調制的方法，把恒定的直流電源電壓調制成頻率一定，寬度可變的脈沖電壓序列，從而改變平均輸出電壓的大小，以調節(jié)電機轉速。PWM仿真10.光電離

9、圖光電偶合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合構成電光和光電的轉換器件。-11.DAC0832/ACR/放大器、光電耦合電路12.光電編碼器本設計使用每轉1024線的光電編碼器作為轉速傳感器，它產(chǎn)生的測速脈沖頻率與電機轉速有固定的比列關系，微機對該頻率信號采用M/T法測速處理。圖（本子草圖詳細）M/T法測速原理轉速測定為M/T式編碼盤測速，要通過測取給定時間內的編碼盤輸出的脈沖數(shù)。T0用來定時，T1用來計數(shù)，T0和T1均工作與方式1。T0定時50ms，單片機的時鐘頻率為12MHz，機器周期為1us，電力拖動自動控制系統(tǒng)陳伯時編P10

10、313.電源設計正負5伏特，正負12伏特14.驅動電路 驅動八位顯示器15.電流檢測 與直流電機相串連，檢測電機電流，反饋電流與電流調節(jié)器ACR的反饋端相接。16.報警器接在單片機P1.0口上，開始時，初始化，令p1.0為低電平，當檢測到電流過大時，變?yōu)楦唠娖?，二極管發(fā)亮四、流程或者系統(tǒng)工作原理-五、整機電路圖參考文獻1 王兆安等.電力電子技術 .機械工業(yè)出版社.2張宏建·自動檢測技術與裝置·化學工業(yè)出版社3 陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng). 機械工業(yè)出版社.4 楊欣等·51單片機應用實例詳解·清華大學出版社5孫立志.PWM與數(shù)字化電動機控制技術應用.中國電力出版社.6 楊素行.模擬電子技術基礎.高等教育出版社. 7 陳明熒. 8051單片機基礎教程.科學出版社. 8 姜志海·單片微型計算機原理及應用