直流電機(jī)控制 - 副本

1、單片機(jī)直流電機(jī)總體設(shè)計(jì)概述：總體設(shè)計(jì)概述： 單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)控制，本直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)為依托，根據(jù)PWM調(diào)速的基本原理，以直流電機(jī)電樞上電壓的占空比來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速，并通過(guò)單片機(jī)控制速度的變化。本組所研究的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)對(duì)電機(jī)速度的有效控制。系統(tǒng)四大部分1、測(cè)速、測(cè)速2、調(diào)速、

2、調(diào)速3、正反轉(zhuǎn)、正反轉(zhuǎn)4、驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)軟件總體設(shè)計(jì)：軟件總體設(shè)計(jì)： 軟件由1個(gè)主程序、1個(gè)中斷子程序和1個(gè)PI控制算法子程序組成。主程序設(shè)計(jì) 主程序主程序是一個(gè)循環(huán)程序，其主要思路是，先設(shè)定好速度初始值，這個(gè)初始值與測(cè)速電路送來(lái)的值相比較得到一個(gè)誤差值，然后用PI算法輸出控制系數(shù)給PWM發(fā)生電路改變波形的占空比，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其程序流程圖如圖所示。軟件由1個(gè)主程序、1個(gè)中斷子程序和1個(gè)PI控制算法子程序組成。主程序主程序是一個(gè)循環(huán)程序，其主要思路是由單片機(jī)P1口生數(shù)據(jù)送到PWM信號(hào)發(fā)生電路，然后用PI算法輸出控制系數(shù)給PWM發(fā)生電路改變波形的占空比進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。測(cè)速 （舒雷，伍盛江）

3、（舒雷，伍盛江）1，測(cè)速的目的2，測(cè)速發(fā)電機(jī)原理3，測(cè)速之后的數(shù)據(jù)處理1，測(cè)速的目的（硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)）本系統(tǒng)采用89C51控制輸出數(shù)據(jù)，由PWM信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號(hào)，送到直流電機(jī)，直流電機(jī)通過(guò)測(cè)速電路測(cè)速電路，濾波電路，和A/D轉(zhuǎn)換電路交數(shù)據(jù)重新送回單片機(jī)，進(jìn)行PI運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)向的控制，達(dá)到直流電機(jī)調(diào)速的目的。2，測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型發(fā)電機(jī)，他把輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號(hào)電壓信號(hào)輸出，并要求輸出的電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速成正比，分為直流與交流兩種。其繞組和磁路經(jīng)過(guò)精確設(shè)計(jì)，輸出電動(dòng)勢(shì)E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即E=kn，其中k是常數(shù)。改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，輸出電動(dòng)

4、勢(shì)的極性即相應(yīng)改變。當(dāng)被測(cè)機(jī)構(gòu)與測(cè)速發(fā)電機(jī)同軸連接時(shí)，只要檢測(cè)出輸出電動(dòng)勢(shì)，即可以獲得被測(cè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，所以測(cè)速發(fā)電機(jī)又稱速度傳感器速度傳感器。測(cè)速發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種速度或者位置控制系統(tǒng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為檢測(cè)速度的元件，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者通過(guò)反饋來(lái)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度。與測(cè)速傳感器不同的是，傳感器是將轉(zhuǎn)速變換為頻率頻率，而測(cè)速發(fā)電機(jī)變換為電壓信號(hào)。3, 測(cè)速之后的數(shù)據(jù)處理3.1濾波電路經(jīng)整流后的單向直流或單向脈動(dòng)直流電，都是由強(qiáng)度不變的直流成分和一個(gè)以上的交流成分疊加形成的。為了使脈動(dòng)直流電變得較為平穩(wěn)，把其中的交流成分濾掉，叫做濾波濾波。濾波有電容濾波、電感濾波等。本系統(tǒng)中對(duì)直流電采用

5、電容濾波電容濾波的方式，使得直流電壓變得更加平穩(wěn)，調(diào)速更加精確。電路圖如圖2-15所示： 圖3-16 濾波電路3.2 A/D轉(zhuǎn)換3.2.1 芯片選型 能夠進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的芯片很多，其中AD系列的有8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809、AD570、AD670、AD673、AD7574等，TLC系列的有TLC545等，其中較為常用的是ADC0809和TLC545，TLC545是美國(guó)TEXAS儀器公司新推出的一種開關(guān)電容結(jié)構(gòu)逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換器，具有19個(gè)模擬輸入端。而ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只

6、選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，具有地址鎖存控制的8路模擬開關(guān)，應(yīng)用單一的+5V電源，其模擬量輸入電壓的范圍為0V-+5V，其對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為00H-FFH，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s，無(wú)須調(diào)零或者調(diào)整滿量程。因此本系統(tǒng)采用ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換芯片。3.2.2 ADC0809的引腳及其功能ADC0809有28個(gè)引腳，其中IN0-IN7接8路模擬量輸入。ALE是地址鎖存允許，、接基準(zhǔn)電源，在精度要求不太高的情況下，供電電源就可以作為基準(zhǔn)電源。START是芯片的啟動(dòng)引腳，其上脈沖的下降沿起動(dòng)一次新的A/D轉(zhuǎn)換。EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，可以用于向單片機(jī)申請(qǐng)中斷或者供單片機(jī)查詢。OE是輸出

7、允許端。CLK是時(shí)鐘端。DB0-DB7是數(shù)字量的輸出。ADDA、ADDB、ADDC接地址線用以選定8路輸入中的一路，引腳詳見圖2-16。調(diào)速 （江良玉，吳明娟）（江良玉，吳明娟）1，什么是PWM2，PWM發(fā)生電路3，功率放大驅(qū)動(dòng)電路什么是什么是PWM?PWM? PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。 優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)的抗噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。模擬控制有以下缺陷：容易隨時(shí)間漂移，會(huì)產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及對(duì)噪聲敏感等。而在用了PWM技術(shù)后，避免了以上的缺陷，實(shí)現(xiàn)了用數(shù)字方式來(lái)控制模擬信號(hào)，可以大幅度降低成本和

8、功耗。 應(yīng)用：電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。PWM的調(diào)速種類： 1等脈寬PWM法 2隨機(jī)PWM 3SPWM法 4等面積法 5硬件調(diào)制法 6軟件生成法7自然采樣法8規(guī)則采樣法本次設(shè)計(jì)中主要采用等面積法。本次設(shè)計(jì)中主要采用等面積法。等面積法？等面積法？ 用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波，然后計(jì)算各脈沖的寬度和間隔，并把這些數(shù)據(jù)存于微機(jī)中，通過(guò)查表的方式生成PWM信號(hào)控制開關(guān)器件的通斷，以達(dá)到預(yù)期的目的。1.首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際的情況，確定需要輸出的PWM頻率范圍， 然后根據(jù)需要PWM的頻率范圍確定定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式。2.PWM頻率的計(jì)算公式為： PWM頻率 = 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率/（分

9、頻系數(shù)*（1+計(jì)數(shù)器上限值） PWMPWM發(fā)生電路？發(fā)生電路？思路：使其輸出周期一定的、但占空比不同的信號(hào)，即可產(chǎn)生PWM波形，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由測(cè)速模塊返回的信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，單片機(jī)通過(guò)比較信號(hào)從相應(yīng)IO口中輸出相應(yīng)的PWM波形。硬件實(shí)現(xiàn)：在本系統(tǒng)內(nèi)，采用了兩片4位數(shù)值比較器4585和一片12位 串行計(jì)數(shù)器4040組成了PWM信號(hào)發(fā)生電路。 主要芯片：數(shù)值比較器4585、串行計(jì)數(shù)器4040、 IR2110。功率放大驅(qū)動(dòng)電路功率放大驅(qū)動(dòng)電路芯片：IR2110特點(diǎn)：雙通道高壓，高速； 成本低，易于調(diào)試。引腳圖如下圖所示：PWMPWM電機(jī)調(diào)速流程圖電機(jī)調(diào)速流程圖 控制方式：控制方式：閉

10、環(huán)控制閉環(huán)控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn) （ 趙尚鈞，汪揚(yáng)帆趙尚鈞，汪揚(yáng)帆） 直流電機(jī)的簡(jiǎn)介： 通過(guò)本學(xué)期對(duì)電機(jī)原理及拖動(dòng)的學(xué)習(xí)，對(duì)于控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)我們已然有了大致的了解，如圖一，我們可以通過(guò)改變勵(lì)磁繞組上的勵(lì)磁電流的方向或者改變電樞電流來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的換向，也就是正反轉(zhuǎn)。圖一系統(tǒng)主電路系統(tǒng)主電路 從上面的原理可以看出，產(chǎn)生高壓側(cè)門極驅(qū)動(dòng)電壓的前提是低壓側(cè)必須有開關(guān)的動(dòng)作，在高壓側(cè)截止期間低壓側(cè)必須導(dǎo)通，才能夠給自舉電容提供充電的通路。因此在這個(gè)電路中，Q1、Q4或者Q2、Q3是不可能持續(xù)、不間斷的導(dǎo)通的。我們可以采取雙PWM信號(hào)來(lái)控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 將IC1的HIN端與IC2

11、的LIN端相連，而把IC1的LIN端與IC2的HIN端相連，這樣就使得兩片芯片所輸出的信號(hào)恰好相反。驅(qū)動(dòng) （ 伍昊華，姜修翔伍昊華，姜修翔）1，直流電動(dòng)機(jī)PWM調(diào)速的基本原理2，直流H橋橋基本原理3，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)PWMPWM調(diào)速的基本原理調(diào)速的基本原理可控開關(guān)S以固定的周期重復(fù)地接通和斷開，當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)，直流供電電源U通過(guò)開關(guān)S施加到直流電機(jī)兩端，電機(jī)在電源作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)電樞電感儲(chǔ)存能量；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，供電電源停止向電動(dòng)機(jī)提供能量，但此時(shí)電樞電感所儲(chǔ)存的能量將通過(guò)續(xù)流二極管VD使電機(jī)電樞電流繼續(xù)維持，電樞電流仍然產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使得電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。開關(guān)S重復(fù)動(dòng)作時(shí)，在電機(jī)電樞兩端就形成了一系列的電壓脈沖波形UTtUUonav為占空比通過(guò)調(diào)節(jié)的閉合，就能控制平均電壓的大小因此也就能控制轉(zhuǎn)速直流直流H H橋橋基本原理橋橋基本原理當(dāng)開關(guān)Q1與Q4閉合時(shí)，負(fù)載電流從電源由A流向B，此時(shí)負(fù)載端A點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)是正電位，電機(jī)兩端承受正向電壓。反之，當(dāng)開關(guān)Q2與Q3閉合時(shí)，開關(guān)Q1與Q4斷開，此時(shí)，負(fù)載電流從電源U由B流向A，負(fù)載端B點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)是正電位，電機(jī)兩端承受反向電壓。、R1和C1則組成放電回路.、R4為過(guò)流采樣電阻：開關(guān)Q1與Q4由控制邏輯來(lái)同步工作*：續(xù)流電容直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)1：自舉功能：電容和自舉二極管的