PWM直流调速系统的建摸与闭环设计毕设开题报告
双闭环直流调速系统的设计与仿真开题报告
南京工程学院自动化学院毕业设计开题报告课题名称：双闭环直流调速系统的设计与仿真研究姓名：吴杰班级：10 自动化 1指导教师：张贞艳所在系部：自动化学院专业名称：自动化南京工程学院2014 年3 月毕业设计（论文）开题报告毕业设计的内容和意义一、毕业设计的内容（包括技术要求、图标要求以及工作要求等）：1. 简单闭环调速系统系统的性能分析，其中包括单闭环有、无静差转速负反馈调速系统以及带电流截止转速负反馈调速系统的性能分析。
通过比较它们的性能分析结果，得出它们的不足之处，从而引出双闭环直流调速系统。
2. 双闭环直流调速系统的设计，其中包括建立双闭环调速系统的方框图以及仿真模型。
并且通过仿真分析结果，与简单的闭环调速仿真分析进行比较，从而得出双闭环直流调速优越性。
3. 双闭环V-M系统的设计，其中包含调节器的选择和参数设计，相关数据计算，动态结构图仿真，虚拟模型图仿真，仿真结果分析等。
4. 双闭环PWM-M调速系统设计，其中包含调节器的选择和参数设计，相关数据计算，动态结构图仿真，虚拟模型图仿真，仿真结构分析等。
二、毕业设计的意义1. 根据MATLAB/Simulink 仿真平台，研究双闭环直流调速系统的性能。
双闭环直流调速系统是目前应用最广泛的调速系统，该系统具有调速范围宽、稳定性好、精度高等许多优点，在拖动领域中发挥着极其重要的作用[1]。
采用该系统可获得优良的静、动态调速特性。
此系统的控制规律，性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础[2]。
2. 通过比较单闭环有、无静差转速负反馈调速系统和带电流截止负反馈调速系统的仿真结果，从而得到它们各自的不足之处，从而突出双闭环直流调速系统的优越性以及必要性。
3. 通过对双闭环V-M系统和双闭环PWM-M调速系统这两种典型双闭环调速系统的的仿真分析，帮助我们更好的了解和应用双闭环直流调速系统。
4. 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。
基于51单片机的PWM直流电机调速系统设计——开题报告
西安交通大学城市学院
本科毕业设计（论文）开题报告
题目基于51单片机的PWM
直流电机调速系统设计
所在系电气与信息工程系
学生姓名 XX
专业测控技术与仪器
班级测控XXX学号 XXXXX
指导老师 XXXXXX
教学服务中心制表
2014年3月
B=KP [1+2T/TI+TD /T]
C=KP KD /T
式中 KP———比例系数；
T———采样周期；
TD———微分周期；
TI———积分周期；
KI———积分系数,KI= KP T/TI；
KD———微分系数，KD=TD /T。
（4）在Proteus环境下系统的硬件电路和仿真
利用Proteus软件对各个子电路及整体电路进行了仿真，确保设计的电路能够满足性能指标要求，并给出了仿真结果。
完成本课题所需的工作条件(如工具书、计算机、实验、调研等)及解决办法KEILC 和Proteus软件、计算机
4、系统流程图如下：。
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计_毕业设计
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计1 绪论1.1 课题的研究背景和意义直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。
长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。
由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，优异的动态特性;尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电机、步进电机等)的挑战，但到目前为止，它仍然是大多数调速控制电动机的优先选择。
近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化。
随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制 (PulseWidthModulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。
这种控制方式很容易在单片机控制中实现，从而为直流电动机控制数字化提供了契机。
五十多年来，直流电气传动经历了重大的变革。
首先，实现了整流器件的更新换代，从50年代的使用己久的直流发电机一电动机组(简称G-M系统)及水银整流装置，到60年代的晶闸管电动机调速系统(简称V-M系统)，使得变流技术产生了根本的变革。
再到脉宽调制 (PulsewidthModulation)变换器的产生，不仅在经济性和可靠性上有所提高，而且在技术性能上也显示了很大的优越性，使电气传动完成了一次大的飞跃。
另外，集成运算放大器和众多的电子模块的出现，不断促进了控制系统结构的变化。
随着计算机技术和通信技术的发展，数字信号处理器单片机应用于控制系统，控制电路己实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大。
由于系统的调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，一般都采用直流电气传动。
技术迅速发展，走向成熟化、完善化、系统化、标准化，在可逆、宽调速、高精度的电气传动领域中一直居于垄断地位[1]。
目前，国内各大专院校、科研单位和厂家也都在开发直流数字调速装置。
姚勇涛等人提出直流电动机及系统的参数辨识的方法。
基于51单片机的PWM直流电机调速系统的开题报告
基于51单片机的PWM直流电机调速系统的开题报告一、选题背景无人机、智能小车、智能家居等智能设备的出现给我们的生活带来了很多便利，这些设备中大多数都是由直流电机驱动，而直流电机的速度控制非常关键。
基于此，本次毕业设计选题基于51单片机实现PWM控制直流电机转速。
通过选题研究，可以学习到单片机控制电机的基本原理、PWM技术的应用、电机控制电路的搭建、硬件电路的设计等方面的知识。
二、选题意义本次设计选题的实现可以为直流电机的调速提供有效的解决方案。
同时，通过研究不同类型的电机控制方法，可以有效提高电机控制的精度和灵活性，丰富我们的电子知识储备。
三、研究内容通过研究，本次设计的具体内容包括以下几个方面：1. 了解直流电机的基本工作原理及其特性。
2. 介绍51单片机的基本原理，编写程序控制单片机输出PWM信号。
3. 建立电机控制电路，使用PWM信号控制直流电机转速。
4. 通过实验对电机的控制效果进行验证，分析控制效果与不同参数的关系，优化控制方法。
四、研究方法本次设计选题的研究方法主要包括理论分析和实验验证两个部分。
1. 理论分析：通过学习相关理论知识，了解控制电路的原理、调速器的设计方法等。
2. 实验验证：建立实验平台进行实验验证，通过实验数据分析调试电路、程序。
五、预期目标通过本次毕业设计的研究，预期达到以下目标：1. 掌握51单片机的编程基本知识。
2. 了解 PWM 技术的原理，掌握 PWM 频率、占空比的调节方法。
3. 了解直流电机的基本工作原理及其特性，建立电机控制电路进行控制。
4. 能够根据实验数据分析控制效果与不同参数的关系，优化控制方法并提高控制效果。
六、论文结构本次毕业设计选题所涉及的论文结构如下：第一章：绪论1.1 研究背景及选题意义1.2 研究目的和意义1.3 研究现状和发展趋势1.4 研究内容和方法第二章：理论分析2.1 直流电机的基本原理2.2 51单片机的基本原理2.3 PWM技术的基本原理2.4 电机控制电路设计第三章：系统设计3.1 硬件设计3.2 调速器设计3.3 程序设计第四章：系统实现与测试4.1 数据采集与实验测试4.2 实验结果分析4.3 结果优化与改进第五章：总结与展望5.1 工作总结5.2 未来研究方向参考文献。
PWM直流电动机调速控制系统毕业设计(论文)
摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。
本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速；H桥驱动电路；LED显示器；51单片机ABSTRACTDC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed control system, mainly by the microcontroller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LED liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LED realize the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.Keywords: DC motor speed control；H bridge driver circuit；LED display目录摘要 (1)ABSTRACT (1)目录 (2)第1章引言 (3)1.1 概况 (3)1.2 国内外发展现状 (4)1.3 要求 (4)1.4 设计目的和意义 (5)第2章方案论证和选择 (6)2.1 电机调速控制模块 (6)2.2 PWM调速工作方式 (7)2.3 PWM调脉宽方式............................ 错误！未定义书签。
PWM直流调速系统开题报告
主要内容包括：触发电路设计；电流调节器设计；转速调节器设计。
4月2日到4月15日
分析并确定系统的设计方案；建立数学模型，计算其参数。
4月16日到4月20日进行系统各部分的设计和实验，数字仿真，验证其设计；完成相关实验。4月21日到4月30日开始书写论文并修改。5月1日到5月31日
3.麻鸿儒,刑大成,谭敦生,曾令全.电力传动控制实验指导书.东北电力大学电机实验室,2003.10
为适应教学改革和学科发展的需要，本书在陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统》的主要内容基础上，根据当前电力传动控制技术的新发展，进行了精简和重组。全书分为5章。第1章是全书的基础，介绍了电力传动控制系统的基本组成和共性问题，包括系统基本结构与组成，电动机、电力电子变流器、系统检测和控制器的基本概念及原理。第2章以统一电机理论为基础，建立了各种电机的数学模型，并构建了电力传动系统各个环节的数学模型。第3章为直流传动控制系统，在前两章的基础上，专门分析和讨论了系统的控制原理、结构和运行特性等问题。第4章为交流传动控制系统，包括异步电动机和同步电动机的控制原理、系统结构和运行特性等问题。第5章介绍了电力传动控制系统的设计方法。
[6]．黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社，1999.
[7]．马志源.电力拖动控制系统[M].北京：科学出版社,2003.
[8]．R.Cardenas, MRAS observer for Doubly–Fed Induction Machines, [J]. IEEE
3、设计（论文）的研究方案（拟采用的研究方法、准备工作情况及主要措施）、主要研究内容及预期目标
[1]、许晓峰电机及拖动北京：高等教育出版社，2004
不可逆直流PWM数字调速系统设计【开题报告】
图1 直流双闭环调速系统结构图直流调速系统中应用最普通的方案是转速、电流双闭环系统，采用串级控制的方式。
转速负反馈环为外环，其作用是保证系统的稳速精度。
电流负反馈环为内环，其作用是实现电动机的转距控制，同时又能实现限流以及改善系统的动态性能。
转速、电流双闭环直流调速系统在突加给定下的跟随性能、动态限流性能和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好。
在双闭环调速系统中，电流调节器与转速调节器都是具有限幅输出的PI调节器。
本设计采用微型计算机实现双闭环直流调速系统的原理，可以达到比模拟控制系统更优的控制效果。
如今微处理技术发展速度极快，处理器的型号层出不穷，它们性能各异，有通用型的，也有一些专用型的。
以DSP微处理器为核心的直流调速系统具有调速精度高，稳定性好和调速过程容易等优点。
本课题设计由直流PWM调制电源和直流电动机等构成的不可逆双闭环调制系统，采用由DSP芯片TMS320LF2402作为主控芯片，采用数字调节器。
转速环按离散系统设计，电流环先按连续系统设计再离散化。
微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构如图2所示，系统由以下部分组成：主电路、检测电路、控制电路等。
图2 微机数字控制双闭环直流PWM 调速系统硬件结构图二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：．主要参数：PWM 装置数据：，器件开关频率为10KHz 。
Ω=13.0PWM R 负载电机数据:，，，kW P N 14=V U N 300=A I N 53= ，，。
1500min N n r =0.37a R =Ω 1.5λ=系统总电阻为，。
∑R Ω8.0s T m 29.0=．设计的基本内容：1） 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的要求。
（5）绘制直流电动机双闭环直流可逆调速系统电气原理总图，并用orcad 或matlab 软件进行拖动控制系统仿真（建立传递函数方框图），并研究参数变化时对直流电机动态性能的影响。
直流PWM调速系统设计开题报告
本科生毕业论文（设计）开题报告题目: 升压降压式直流脉宽调速系统设计姓名: 蒋菲菲学院: 工学院专业: 农业电气化及其自动化班级: 电气01班学号: 32110128指导教师: 陈仕进职称: 讲师2014 年2 月28 日南京农业大学教务处制本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献）一、选题的意义通过对升压降压式直流调速系统的学习和了解，使我更好地掌握调速系统的基本理论和相关内容，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，可提高系统的性能，使其能够适应范围更广，提高使用效率。
二、研究情况及发展前景近十年来，我国的电力拖动控制系统得到迅猛发展，并在现代控制理论基础上，实现快速在线计算及对系统的优化处理。
随着电子技术的进步，各类电气传动装置已由模拟控制转为数字控制。
伴随技术改革，直到出现直流脉宽调速系统。
PWM系统在很多方面有较大优越性：1、电路线路简单，使用的功率器件少2、开关频率高，电流容易连续，谐波少，电流损耗及发热都比较小3、低速性能好，稳速精度高，调速范围宽4、若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强5、功率开关工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗不大，因而装置效率更高由于上述优点，直流PWM调速系统的应用日益广泛三、主要参考文献1、陈伯时.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社，20062、王兆安.电力电子技术.机械工业出版社20103、徐科军.一种基于SG3525的可逆直流脉宽调速.通讯电源技术，20064、周渊深.交直流调速系统与MATLAB仿真.中国电力出版社，2003研究的目标、内容和拟解决的关键问题一、研究的主要内容主要介绍系统主电路、SG3525PWM信号发生电路、闭环控制电路、动态参数等几部分内容的设计过程最后再详细分析调速系统的原理和要求的稳态、动态性能的基础上，设计直流脉宽调速电路，建立双闭环直流调速系统的数学模型。
毕业设计(论文)-基于pwm控制直流调速系统的设计[管理资料]
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基于PWM控制直流调速系统的设计摘要: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。
关键词：直流调速；双闭环；PWM ；SG3525 ；直流电机引言：目前，随着大功率电力电子器件的迅速发展，交流变频调速技术已日臻成熟并日渐成为实际应用的主流，但这并不意味着传统的直流调速技术已经完全退出了实际应用的舞台。
相反，近几年交流变频调速在控制精度的提高上遇到了瓶颈，于是直流调速的优势就显现了出来。
直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
譬如在对控制精度有较高要求的造纸，转台，轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置，因此加强对直流调速系统的研究还是很有必要的。
鉴于直流调速系统在国民经济和工农业生产以及国防事业中的重要作用，有必要对直流调速系统作进一步的研究和开发。
1 系统设计的技术要求1)直流电动机：型号：DJ15功率：485W电枢电压：220V电枢电流：额定转数：1600rpm2)调速范围：1-12003)起动时超调量：电流超调量:%5≤i σ；转速超调量: %5≤n σ2 系统设计的整体结构3系统设计PWM 系统的优越性 ：2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围广，可达到1：10000左右。
4） 如果可以与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
pwm开题报告
（14周）
第一阶段：文献综述，撰写开题报告（用2周）
第二阶段：设计（研究）方案的工作（用3周）
第三阶段：详细设计（研究）（用3周）
第四阶段：方案实现（实验、仿真、实际实现）（用3周）
第五阶段：撰写论文（用3周）
5．参考文献
[1]金哲.节能技术与节电工程[M].中国电力出版社，2009
[2]孟凡军，李正熙.基于DSP的一种不对称规则SPWM采样算法[J].电机技术,2006
通过进一步理解逆变器工作原理，研究其波形产生的方法、控制规律，以及其波形的评价指标。从逆变器波形畸变的原因（死区效应、非线性负载、不平衡负载）出发，分析二种常见的波形控制方法（重复控制和瞬时控制）的优缺点，对PWM逆变器波形控制的方法进行仿真与分析。
PWM波形分为等幅PWM波和不等幅PWM波。由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波，如直流斩波电路产生的等效直流波；而由交流电源产生的是不等幅PWM波。二种波形都是基于面积等效原理控制的。通过比较各种脉宽调制波形的优缺点，需求高质量的脉宽波形，提高逆变器性能。
2．题目研究现状概述
PWM逆变技术的发展可以分为如下两个阶段:
1956-1980年为传统发展阶段，这个阶段的特点是，开关器件以低速器件为主，逆变器的开关频率较低，波形改善以多重叠加法为主，体积重量较大，逆变效率低。
1980年到现在为高频化新技术阶段，开关器件以高速器件为主，逆变器开关频率高，波形改善以脉冲调制为主，体积重量小，逆变效率高。
通过课题的研究与实践，充分理解脉宽调制的原理与实际应用，加深对脉宽调制波形质量的评价标准的认识，寻求高质量的脉宽波形的获得方法。
通过课题的研究与实践，全面、系统地将各种脉宽波形的优缺点进行比较，得出规律性认识。
直流电机PWM波调速的设计与制作实验报告
《单片机原理与应用》课程设计报告直流电机PWM波调速的设计与制作要求：一、功能要求1、实现利用PWM波控制直流电机的转速；2、用数码管显示PWM波的输出占空比；3、用数码管显示直流电机的转速标志；4、实现对直流电机的速度调制；二、设计过程要求1、查阅资料确定设计方案；2、对设计方案进行仿真验证；3、选择合适的元器件，搭建电路实验验证效果；4、画出PCB图；5、书写设计报告；6、答辩。
三、设计报告要求设计报告主要包括：题目、内容和要求、总体方案和设计思路、仿真电路图、软件设计、仿真调试效果、实验测试效果图、PCB图、心得体会。
姓名：谭德兵学号：1886100112专业：电子科学与技术班级：10级01班成绩：评阅人：安徽科技学院理学院物电系一、实验设计目的1、掌握脉宽调制的方法；2、用程序实现脉宽调制，并对直流电机进行调速控制；3、学习用LM339内部四个电压比较器产生锯齿波、直流电压、PWM脉宽；4、掌握脉宽调制PWM控制模式；5、掌握电子系统的一般设计方法；6、培养综合应用所学知识来指导实践的能力；7、掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法进一步掌握制版、电路调试等技能。
二、实验设计设备单片机开发板，单片机最小系统，驱动器，直流电机，连接导线等三、实验设计原理1)设计总体方案总体设计模块1、STC89C52本设计运用单片机芯片STC89C52，通过控制单片机输出引脚P1.7输出的高低电平的延时时间长短来达到控制电机的目的,运用单片机定时器/计数器1对光电编码盘产生的冲进行计数，将所得到的数值送到P0口显示。
8051单片机引脚描述·电源引脚Vcc和Vss : Vcc：电源端，接＋5V，Vss：接地端。
·时钟电路引脚XTAL1和XTAL2：·XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统设计开题报告
课题分阶段的进度计划
序号
起止日期
工作内容
阶段成果
1
2012年11月20日——
2012年12月16日
资料收集
写出开题报告
2
2012年12月21日——
2012年03月29日
根据设计任务书查询与直流电动机PWM调速控制系统的文献资料，分块整理文献。
完成文献查阅，明确垃圾桶控制的设计思路以及方法步骤
[13] 蒲龙梅，李泓.单片机控制的直流PWM调速装置的研究[J]技术探讨与研究.2006,（03）.
[14] 赵鸿图.基于单片机AT89C51的直流电机PWM调速系统[J].电子技术,2臣.基于单片机控制的PWM直流调速系统.[J].包头钢铁学院学报.2005,(12).
[16]说明书，LED12864液晶完整中文版资料
[17]王晓明电动机的单片机控制(第3版)北京航空航天大学出版社.2011
评委评语及其建议：
评委签字：
学院盖章：
2011年12月21日
二、课题的研究现状
电动机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、电动控制技术、微机应用技术的最新发展成果。正是这些技术的进步使电机控制技术在近20多年内发生了翻天覆地的变化，其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制，形成数字和模拟的混合控制系统和纯数字控制的应用，并曾向全数字化控制方向快速发展。而国外交直流系统数字化已经达到实用阶段。
[6] 郭天祥.《51单片机C语言教程》，电子工业出版社，2005年7月
[7] 丁元杰.《单片微机原理及应用》，机械工业出版社，2005年7月
[8] 楼然苗、李光.《单片机课程设计指导》，北京:北京航空航天大学出版社，2007.
毕业设计(论文)-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计
毕业设计（论文）-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计毕业设计(论文)单片机控制的PWM直流电机调速系统设计摘要直流电机是人类最早发明和应用的一种电机。
随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域。
并且在各类机电系统中，由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，直流电机调速系统已广泛应用于工业、航天领域的各个方面，最常用的直流技术是脉宽调制(PWM)直流调速技术，具有调速精度高，响应速度快，调速范围宽和损耗低的特点。
而利用计算机数字控制也成了直流调速的一种手段，数字控制系统硬件电路的标准化程度高，控制软件能够进行复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。
本设计主要介绍了使用微控制器AT89S51的直流电机调速系统。
论文主要介绍了直流电机调速系统的意义、基于单片机控制的PWM直流电机调速方法和PWM基本工作原理以及实现方法，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。
主电路主要采用四个小键盘控制AT89S51单片机，将数据传输给单片机并产生脉宽调制信号，然后通过电机驱动芯片L298对小型直流电机进行控制。
本设计还附加了由霍尔开关CS3020、AT89S51单片机、74LS47七段数码管译码芯片和四位LED构成转速检测显示电路。
通过按键的调试可以实现控制直流电机启动、停止、方向和速度。
设计的整个系统，采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的可靠性和稳定性。
最后在软件方面，介绍了主程序、键盘扫描子程序、PWM信号发生程序、测速子程序和显示子程序的编写思路以及具体的程序实现。
关键词单片机AT89S51;直流电机;脉宽调制;转速检测I毕业设计(论文)The Design of PWM Controlled DC Motor SpeedControl System Based On Single ChipAbstractThe DC motor is a kind of motors which was the first invented and applied by human. Along with the development of the ages, the numerical electronics technique has been already made widely available to our life, work, research, each realm. In all kinds of mechanical of speed, due to the DC motor has a good start, brake and the performance of speed, DC motor control system has been widely used in industry, space flight, most commonly used DC speed control technology is a pulse width modulation (PWM) DC speed control technology, which has a high precision, fast response time, high speed range and width of the low loss. The use of computer digital control has become a kind of method of DC speed control system, the hardware circuit of a high degree of standardization, control software to carry out complex operation can be realized,different from the general linear optimization and adjustment of the adaptive, nonlinear, intelligent control low.A speed governing system of DC motor by using AT89S51microcontroller is mainly introduced in my design. This paper introducesthe significance of a speed governing system of DC motor, a kind of method of DC motor speed modification, based on PWM theory by the SCM, the basic theory and the way to implement. Through the computation achieves the precise velocity modulation again to the duty factor the goal. The main circuit is adopted four keypads to control AT89S51 mainly, convey data to AT89S51 produce the signal of Pulse Width Modulation and then, control the DC motor through the electrical machinery L298. This design still is added the circuit of rotational speed measuring and showing formed by CS3020 Hall’sswitch, AT89S51, 74LS47, and four LED. Through the adjustment of the button can control effectively the DC motor of the start and stop, direction and speed. The designII毕业设计(论文)of the whole system has been used the massive integrated circuit module, which can be used to simplify the hardware electric circuit greatly, improve the system reliability, stability.Finally in the software, the main routine, keyboard scan subroutine, PWM signal producing subroutine, velocity measurement subroutine and the demonstration subroutine compilation as well as the specific program are introduced.Keywords SCM AT89S51; DC motor; PWM; Measurement of rotating speed III毕业设计(论文)目录第1章绪论 ..................................................................... .........................................................................11.1 课题研究的背景 ..................................................................... ................................................... 1 1.2 课题研究的目的及意义 ..................................................................... ....................................... 1 1.3 国内外电机控制的研究现状及发展 ..................................................................... ................... 2 1.4 PWM变频调速发展前景 ..................................................................... . (4)1.4.1 异步电动机的调速方法 ..................................................................... . (4)1.4.2 同步电动机的调速方法 ..................................................................... . (5)1.4.3 PWM变频调速 ............................................................................................................... 51.5 课题研究内容及目标 ..................................................................... ........................................... 6 1.6 本章小结...................................................................... .. (7)第2章直流电机调速系统设计 ..................................................................... ......................................... 8 2.1 系统总体方案设计 ..................................................................... .. (8)2.1.1 设计思路 ..................................................................... . (8)2.1.2 总体方案比较与选择 ..................................................................... .. (8)2.1.3 电机调速控制模块方案比较与选择 ..................................................................... .. (9)2.2 基本原理分析 ..................................................................... .. (10)2.2.1 直流电机的调速原理 ..................................................................... (10)2.2.2 直流电机PWM调速原理 ..................................................................... . (11)2.2.3 霍尔效应和原理简介 ..................................................................... .............................. 12 2.3 系统各模块方案的比较与选择 ..................................................................... . (13)2.3.1 键盘的选择 ..................................................................... . (13)2.3.2 显示方式的选择 ..................................................................... .. (14)2.3.3 电机驱动芯片的选择 ..................................................................... (15)2.3.4 测速传感器的选择 ..................................................................... .................................. 16 2.4 系统硬件组成 .......................................................................................................................... 17 2.5 本章小结...................................................................... (17)第3章硬件系统设计 ..................................................................... . (18)3.1 AT89S51单片机特性及管脚说明 ..................................................................... ...................... 183.2 直流电源部分 ..................................................................... ..................................................... 20 3.3 PWM波形发生原理 ..................................................................... ........................................... 21 3.4 电机驱动电路 ..................................................................... ..................................................... 21 3.5 键盘部分...................................................................... (24)3.6 LED显示部分 ..................................................................... ..................................................... 24 3.7 测速部分...................................................................... (25)3.8 复位电路和时钟电路 ..................................................................... ......................................... 27 3.9 整体电路设计 ..................................................................... ..................................................... 28 3.10 本章小结 ..................................................................... .. (28)第4章软件系统的论述 ..................................................................... ................................................... 29 4.1 主程序...................................................................... . (29)IV毕业设计(论文)4.2 键盘扫描子程序 ..................................................................... . (29)4.3 PWM信号发生程序 ..................................................................... . (31)4.4 测速子程序 ..................................................................... (32)4.5 显示子程序 ..................................................................... (34)4.6 本章小结...................................................................... (35)结论 ..................................................................... ........................................................................ (36)致谢 ..................................................................... ........................................................................ (37)参考文献 ..................................................................... .. (38)附录A 译文 ..................................................................... (39)一种用于CMOS集成宽量程的电阻式气敏传感器的高精度温度控制系统 (39)附录B 外文原文 ..................................................................... . (57)附录C 硬件电路原理图 ..................................................................... ................................................. 73 附录D PCB版图及PCB预览图 ..................................................................... ................................... 74 附录E 立体电路图 ..................................................................... (75)附录F 程序清单...................................................................... . (76)V毕业设计(论文)第1章绪论1.1 课题研究的背景直流电机是最常见的一种电机，它已经广泛应用于交通、机械、化工、航空等领域中。
PWM控制直流调速系统毕业设计
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。 直流电机是最常见的一种电机， 在各领域中得到广泛应用。 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。 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。
关键词：直流调速
；双闭环 ；PWM ；SG3525 ；直流电机
I
DC-drive speed system with PWM
ABSTRACT
In electrical time's today, the electric motor in the industry and agriculture production, the people daily life is playing the very vital role. The direct current machine is the most common one kind of electrical machinery, obtains the widespread application in various domains. The research direct current machine's control and the measuring technique, to increase the control precision and the speed of response, the frugal energy and so on have the important meaning. A problem about speed-modulation of DC motor is very important in the field automatic. The requests to the effect after the speed-modulation of the DC motor are different in different fields. Then, different speed-modulation ways are using in different fields. This paper researches DC-drive speed system with a dual-converter and dual-closed-loop based PWM, discussing a new control method that combines PWM with D C-drive, designs applies in direct current motor's double closed loop current velocity modulation system. DC motor is used very generally because its speed-modulation effect is very good and its speed-modulation is easily to be realized. PWM theory is used most generally among the speed-modulation ways. The text will introduce the H-PWM way mostly. We will try to do modulation to the DC motor with SG3525. The importance of the text is the parts which are composed the system. Another importance is the principles of working about every parts.
直流电机调速系统设计开题报告
直流电机调速系统设计开题报告1. 背景直流电机调速系统广泛应用于工业生产和家用电器领域，用于控制转速和转矩。
在工业自动化生产线中，直流电机调速系统能够有效控制生产过程中的加工、输送和分拣等环节，提高生产效率和质量。
而在家用电器中，直流电机调速系统可以用于风扇、洗衣机、电动车等设备，实现电机转速的调节，提供更好的使用体验。
直流电机调速系统的设计需要考虑电机的性能要求、电路设计、控制算法和系统可靠性等方面的问题。
本开题报告将以直流电机调速系统的设计为基础，分析相关参数的选择、电路设计和控制策略的优化，为后续的系统设计提供指导和建议。
2. 分析2.1 直流电机的特点直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置，具有以下特点：•转速范围广：直流电机可以在较宽的转速范围内工作，通常转速可以由几十转/分钟到几千转/分钟变化。
•转矩可调：通过改变电机的励磁电流或电源电压，可以实现电机转矩的调节。
•响应快速：直流电机具有较快的响应速度，能够快速适应负载变化。
2.2 直流电机调速系统的参数选择在设计直流电机调速系统时，需要选择合适的参数以满足系统的性能要求。
以下是一些常见的参数选择和考虑的因素：•电机参数：包括额定电压、额定功率、额定转速等。
根据实际需求选择合适的电机参数。
•传感器选择：选择合适的速度、转矩传感器以获得准确的反馈信号，用于控制系统。
•控制算法选择：根据实际需求选择合适的控制算法，常见的有PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
•电路设计：设计适当的电路用于控制电机的电流和电压，以实现期望的调速效果。
•保护系统设计：设计过流、过载和过热保护系统，保证电机的安全运行。
2.3 直流电机调速系统的控制策略优化直流电机调速系统的控制策略可以通过优化控制算法和参数来提高系统的性能。
•PID控制算法优化：调整PID控制器的比例、积分和微分参数，使得系统响应更加平稳、快速，并减小超调量和稳定误差。
•软件调速算法：通过改变调速策略、动态响应和控制算法的实现方式，将调速算法的性能最大化。
无刷直流电机调速系统--毕业设计开题报告
***************本科毕业设计（论文）开题报告学生姓名**班级 ***** 学号 ***********题目无刷直流电机调速系统的研制指导教师 ******所在系电子与信息工程专业 ******教学服务中心制表2013年03月本科毕业设计（论文）开题报告本设计以DSP控制系统控制电机，DSP选用TMS320F2812芯片。
当按下启动按钮，DSP控制系统开始运行，DSP控制系统控制电机驱动程序，无刷直流电机开始工作，通过人机监控系统来实现监测控制，在人机监控界面设置增加或降低转速按键，信号从人机监控系统传入DSP 控制系统，DSP控制系统接收信号并对电机驱动系统发出指令，从而实现对无刷直流电机转速的调控。
②各单元的主要作用：DSP控制单元：根据系统的运行设定参数以及系统的实时运行状态来实现对无刷直流电机的自适应调整控制；电机驱动及系统保护单元：主要完成对信号的放大和检测，当电机运行出现异常时，驱动芯片就会根据反馈的信息产生报错信号，并同时使电机驱动端口输出强制置低，锁定电机起到保护作用；人机监控单元：实现对系统实时运行监控，根据运行情况的改变进行必要的人为调整；检测单元：采集电机运行的相关信息，包括主回路电流信号、主驱动电压信号、电机转速及转相，并送给 DSP 主控制器。
③主要设计内容：1、DSP 数字信号处理控制系统的设计；2、人机界面监控系统的设计；3、电机驱动电路的设计；4、系统硬件电路的设计；5、系统检测保护电路的设计；6、系统软件控制设计；3.主要进度安排时间（月/日）毕业设计任务安排3/01-3/18 整理资料，了解电动机工作原理和DSP控制系统的设计，完成开题报告。
3/19-3/31 通过查找资料，完成系统硬件电路的设计并画出系统硬件电路原理图。
4/01-4/15 完成电机驱动系统的设计及系统工作原理图。
4/16-4/30 完成系统控制软件的编写与调试并作出软件控制的原理图。
直流PWM调速系统调节器的设计实验报告
直流PWM调速系统调节器的设计一、实验目的以双极式直流PWM调速系统为例，通过实验了解速度调节器参数对调速系统动态和静态性能的影响，从而掌握设计调节器的有关知识。
二、预习要求1．复习双极式直流PWM调速系统原理及特性。
2．回答下列问题：(1)直流PWM放大器在直流PWM调速系统中的作用是什么？答：直流PWM调速系统中脉冲形成与分配电路输出的PWM信号（即控制信号）不能直接用来驱动大功率开关管。
PWM放大器无论采用何种大功率器件，都必须设置相应的驱动电路，以满足晶体管工作时基极（弱电控制端）电流（或电压）的要求，不同类型晶体管的驱动电路要求是不一样的。
直流PWM放大器在直流PWM调速系统中的作用就是放大PWM信号的功率以驱动大功率开关管。
(2)调节直流电机的速度主要有哪几种方法？答：a. 改变电枢回路电阻调速。
当负载一定时，随着串入的外接电阻R的增大，电枢回路总电阻增大，电动机转速就降低。
b. 改变电枢电压调速。
连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。
c. 改变励磁电流调速。
当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。
电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速升高；反之，则降低。
由于电动机的转矩是磁通和电枢电流的乘积，电枢电流不变时，随着磁通的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。
(3)调速系统的性能指标主要有哪些？答：A. 稳态指标。
（a）调速范围D：生产机械要求电动机能达到的最高转速n max和最低转速n min 之比。
（b）静差率S：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载变到额定负载时所对应的转速降落△n N与理想空载转速n o之比。
B. 动态指标。
（a）跟随性能指标：在给定信号（或称参考输入信号）R（t）的作用下，系统输出量C（t）的变化情况用跟随性能指标来描述。
跟随性能指标包括上升时间、超2调量、调节时间等指标。
（b ）抗扰性能指标：控制系统在稳态运行中，如果受到外部扰动（如负载变化、电网电压波动），就会引起输出量的变化。
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毕业论文﹙设计﹚开题报告
题目 PWM直流调速系统的建摸与闭环设计
学生姓名学号
所在院(系)
专业班级
指导教师
2015年 3 月 10 日
题目PWM直流调速系统的建摸与闭环设计
一、选题的目的及研究意义
调速系统包括直流调速系统和交流调速系统两大类。
由于直流电动机的电压、电流和磁通之间的耦合较弱，使直流电动机具有良好的机械特性，能够在大范围内平滑调速，启动、制动性能良好，故其在20世纪70年代以前一直在高精度、大调速范围的传动领域内占据主导地位。
转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广泛的直流调速系统。
双闭环（电流环、转速环）调速系统是一种当前应用广泛的电力传动系统，它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。
反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
本次毕业设计的题目就是对PWM直流调速系统的建摸与闭环设计。
二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等
电力电子技术使电机控制技术水平有了突破性的提高。
从20世纪60年代第一代电力电子器件晶闸管（SCR）发明至今，已经历了第二代有自关断能力的电力电子器件（GTR、GTO、MOSFET），第三代复合场控制器件（IGBT、MCT）等，如今正蓬勃发展的第四代产品功率集成电路（PIC）。
每一代的电力电子器件从未停顿，多年来其结构、工艺不断改进，性能有了飞速提高，在不同的领域他们在互相竞争，新的应用不断涌现。
同时电机技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和危及应用技术的最新发展、成就。
正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内发生了天翻地覆的变化。
早期直流传动的控制器由模拟期间构成，由于模拟期间有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统控制精度及可靠性较低，20世纪70年代以来，利用单片机作为控制器开始在电机控制系统中被广泛使用，如AT89C51等。
再单片机控制系统中，单片机作为系统控制的核心，主要用来完成一些算法，同时还要处理一些输入/输出，显示任务等，单片机的使用使电动机控制系统的性能得到了很大的提高。
微机出现于20世纪70年代，随着大规模及超大规模集成电路纸草工艺的迅速发展。
微机的性能越来越高，价格越来越便宜。
此外，电力电子的发展使得大功率电子器件的性能迅速提高。
因此就有可能比较普遍的应用微机来控制电机，完成各种新颖的、高性能的控制策略，使电机的各种潜在能力得到充分发挥，使电机的性能更符合使用要求，还可以制造出各种便于控制的新型电机，使电机出现新的面貌，比较简单的电机微机控制，只要用微机控制继电器或电子开关使电路开通或关断就可以了，在各种机床设备及生产流水线中，现在已普遍采用带微机的可编程控制器，按一定的规律控制各类电机的动作。
对于复杂的电机控制，则要用微机控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角等，使电机按给定的指令准确工作。
通过微机控制，可使电机的性能有很大的提高。
传统的直流电机和交流电机各有优缺点，直流电机调速性能很好，担待有机械换向器，有机械磨损及换向火花等问题。
交流电机不论是异步电机还是同步电机结构都比直流电机简单工作也比直流电机可靠，但在频率恒定的电网上运行时，它们的速度不能方便而经济的调节。
我国控制技术已居世界先进水平。
但由于造价较高，目前在国内应用局限性较大，在较短的时间内难以取代较为落后的直流调速。
相对而言，PWM 直流调速系统主电路线路简单，功率元件少，开关频率高，其控制水平从1000Hz可达到4000Hz，电机电流连续，低速性能好，谐波少，稳态精度高，脉动小，损耗和
发热都较小，调速范围宽，调速系统频带宽，快速响应性好，动态抗扰能力强。
在调速精度要求较高的场合，对解决传统直流调速系统调速精度低、稳定性差的难题，具有广泛的意义和价值。
三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技
术路线）或设计（实验）方案进行说明，论文要写出相应的写作提纲
本次毕业设计做的是PWM直流调速系统的建摸与闭环设计。
一、设计中的主要问题：
1)掌握PWM直流调速系统的工作原理。
2)建立PWM直流调速系统的数学模型。
3)芯片的选择及参数的设计。
4)利用工程设计法设计出相关的控制器。
二、解决方法：
1)去图书馆或者上网查阅相关资料，熟知其工作原理及工作模式。
2)查阅有关资料，对系统进行建模。
3)利用控制原理及建模结果设计相关系统参数。
4)查阅资料了解芯片各管脚功能，按管脚说明对系统进行硬件连线。
三、论文提纲：
1 引言
1.1课题来源
1.2直流电动机的调速方法介绍
1.3选择PWM控制系统的理由
1.4采用转速电流双闭环的理由
1.5设计技术指标要求
2 PWM控制直流调速系统主电路设计
2.1 主电路结构设计
2.2电路总体介绍
2.3 PWM变换器介绍
2.4 参数设计
3 PWM控制直流调速系统控制电路设计
3.1控制电路设计
3.2 LM1413的应用
3.3脉冲变压器的应用
3.4速度调节器（ST-1）
3.5电枢电流调节器（LT-1）
3.6速度变换单元（FBS）
3.7电流检测
3.8脉冲变压器
3.9给定单元
总结
参考文献
致谢
四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明
【1】王兆安，黄俊.电力电子技术（第4版）.北京：机械工业出版社2002。
【2】阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统（第4版）.北京：机械工业出版社2012。
【3】李发海，王岩.电机与拖动基础（第4版）.北京：清华大学出版社2012。
【4】吴麒.自动控制原理（第2版）.北京：清华大学出版社2006。
【5】Intelligent Transportation System Architectures[Jude McQueen&BobMcQueen].【6】Articles on Transportation Engineering[Hephaestus Books].
五、毕业论文（设计）进程安排
1.10--3.20 熟悉毕业设计任务，消化相关资料，完成开题报告。
3.21--3.30 熟悉PWM直流调速系统的工作原理并建立系统的数学模型。
4.01--4.30 完成PWM直流调速系统反馈闭环控制规律的仿真。
5.01--5.20 完成PWM直流调速系统硬件连接及实验调试，并对实验结果进行合理地分析。
5.21--5.30 整理毕业设计资料，撰写论文。
6.01--6.10 修改论文，准备答辩。
六、指导教师意见
1．对开题报告的评语
2．对开题报告的意见及建议
指导教师（签名）：
年月日
所在院（系）审查意见：
负责人签字(盖公章)
年月日。