直流小电机调速系统设计报告
1、直流电机正反转及调速设计报告
本章介绍了直流电机的特点及其发展概况，然后介绍了直流电机在工业控制等领域中的具体应用，同时阐述了直流电机控制中有待研究的问题。并在此基础之上介绍了本课题的选题背景和意义，最后列出了本文研究的主要内容及全文的结构安排。
1.1直流电动机控制的发展历史及研究现状
1.1.1直流电动机控制的发展历史
常用的控制直流电动机有以下几种:第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。第二，三十年代末，出现了发电机-电动机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机、电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。第三，自出现汞弧变流器后，利用汞弧变流器代替上述发电机、电动机系统，使调速性能指标又进一步提高。特别是它的系统快速响应性是发电机、电动机系统不能比拟的。但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。第四，1957年世界上出现了第一只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上，比机组(放大倍数10)高1000倍，比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。[14]
课程设计--直流电机调速控制系统设计
课程设计--直流电机调速控制系统设计指导教师评定成绩：审定成绩：**********课程设计报告设计题目：直流电机调速控制系统设计学校：********************学生姓名：**********专业：********************班级：***********学号：**************指导教师：*****************8设计时间：2013 年12 月目录引言 (3)一、直流电动机的工作原理 (4)二、直流电动机的结构 (5)三、直流电动机的分类 (6)四、电动机的机械特性 (7)五、他励直流电动机起动 (10)六、他励直流电动机的调速方法 (11)七、PWM调制电路 (14)八、H桥驱动电路 (14)九、直流电动机调速控制系统设计 (15)十、心得体会 (22)附录参考文献 (23)课程设计任务书 (23)引言现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
直流电机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。
改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。
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，在上世纪80年代以前一直未能实现。
直到进入上世纪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。
随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。
直流电机测速系统课程设计
西安邮电学院单片机课程设计报告书题目：电机测速系统院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：自动化班级：自动XXXX班时间：20XX年X月X日至 X月XX日电机测速系统一、设计目的随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。
在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中，常需要分时或连续测量、显示其转速及瞬时速度。
为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。
因此设计一种较为理想的电机测速控制系统是非常有价值的。
二、设计要求1.用按键控制电机起停；2.电机有两种速度，通过按键来改变速度；3.通过数码管显示每分钟或每秒的转速。
四、设计方案及分析（包含设计电路图）1． STC89C52单片机介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
（1）单片机最小系统单片机最小系统电路如图所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。
单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。
图单片机最小系统（2）晶振电路（3）复位电路复位是单片机的初始化操作。
其主要功能是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
2. ST151光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告摘要：本文基于基本原理和方法，设计和仿真了一个单闭环直流调速系统。
首先介绍了直流电机调速的基本原理，然后根据系统要求，设计了控制系统的结构和参数，包括PID控制器的参数调整方法。
接下来使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，对系统的性能进行评估。
最后根据仿真结果对系统进行分析和总结，并提出了可能的改进方法。
关键词：直流电机调速、单闭环控制系统、PID控制器、仿真实验一、引言直流电机广泛应用于机械传动系统中，通过调节电机的电压和电流实现电机的调速。
在实际应用中，需要确保电机能够稳定运行，并满足给定的转速要求。
因此，设计一个高性能的直流调速系统至关重要。
本文基于单闭环控制系统的原理和方法，设计和仿真了一个直流调速系统。
首先介绍了直流电机调速的基本原理，然后根据系统要求，设计了控制系统的结构和参数，并采用PID控制器进行调节。
接着使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，并对系统的性能进行评估。
最后根据仿真结果对系统进行分析和总结，并提出了可能的改进方法。
二、直流电机调速的基本原理直流电机调速是通过调节电机的电压和电流实现的。
电压变化可以改变电机的转速，而电流变化可以改变电机的转矩。
因此，通过改变电机的电压和电流可以实现电机的调速。
三、控制系统设计和参数调整根据系统的要求，设计一个单闭环控制系统，包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于测量电机的转速，并将信息传递给控制器。
控制器根据测量的转速和给定的转速进行比较，并调节电机的电压和电流。
执行器根据控制器的输出信号来控制电机的电压和电流。
在本实验中，采用PID控制器进行调节。
PID控制器的输出信号由比例项、积分项和微分项组成，可以根据需要对各项参数进行调整。
调整PID控制器的参数可以使用试错法、频率响应法等方法。
四、系统仿真实验使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，建立直流调速系统的模型，并对系统进行性能评估。
直流电机斩波调速控制系统设计
湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电力电子技术题目：直流电机斩波调速控制系统设计专业班级电气工程及其自动化0603学生姓名：刘清学号：200601010314指导老师：蔡斌军审批：任务书下达日期2009 年 6 月8 日设计完成日期2009 年 6 月19 日第一章概述 (1)1.1概述 (1)1.2控制对象 (1)1.3控制要求...................................２1.4设计任务...................................２第二章系统工作原理 (3)2.1直流电机的结构与调速原理 (3)2.2调速方案选择 (5)2.3 调速电路方案 (6)2.4 控制方案选择 (7)第三章主电路设计与分析 (8)3.1 主电路原理图及说明 (8)3.2 电路参数计算及选型 (9)第四章控制电路的设计与分析 (11)4.1宽调制PWM电路 (11)4.2电流检测装置 (12)4.3 电流调节器ACR (13)4.4 触发装置 (13)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)第一章.概述 (1)第二章.设计总体思路 (2)2.1主电路设计思路 (2)2.2控制电路设计思路 (3)2.3结构框图 (5)第三章. 各单元思路 (6)3.1 主电路的设计 (6)3.1.1 主电路 (6)3.1.2 电路分析 (6)3.1.3 主电路参数计算和元器件的选择 (6)3.1.4 H型桥式斩波电路的设计 (8)3.1.5 整流电路的设计 (8)3.2 控制电路的设计 (9)3.2.1 控制电路框图 (9)3.2.2 控制电路原理简要 (9)3.2.3 SG3525的结构图和工作原理 (10)3.2.4 各引脚具体功能 (11)3.2.5 SG3525的工作原理 (12)3.2.6 SG3525主要电路及其功能 (13)第四章.保护电路及设计 (14)4.1 主回路输出端过电流保护 (14)4.2 电源欠压报警 (14)4.3 MOSFET的保护设计 (15)4.3.1 MOSFET的过电流保护 (15)4.3.2 MOSFET开关过程中的过电压保护 (16)第五章．总结与体会 (16)附录 (18)参考文献 (19)评分表 (20)第一章.概述电力电子技术在现代化社会的建设中的应用起着重要作用并得到飞跃性的发展。
直流电动机调速实验报告
直流电动机调速实验报告摘要：本次实验通过对直流电动机调速系统的设计与搭建，探索了采用不同控制方法对电动机进行调速的效果与特性。
通过实验验证，得出了电流调速和电压调速方法在直流电动机调速中的应用特点和优缺点。
一、引言直流电动机是一种广泛应用于工业生产中的电动机，其具有调速范围广、响应快、工作可靠等特点。
直流电动机调速是工业自动控制系统中的常见问题，其调速性能直接影响到生产设备的工作效率和质量。
因此，对直流电动机调速系统进行研究与实验具有重要的意义。
二、实验目的1.熟悉直流电动机的基本结构和工作原理；2.掌握电流调速和电压调速在直流电动机调速中的应用特点；3.进行实验验证，分析电流调速和电压调速的优缺点。
三、实验原理直流电动机的调速方法主要包括电流调速和电压调速两种。
电流调速通过改变电机的输入电流来调节电机的转速，而电压调速则是通过改变电机的输入电压来调节电机的转速。
电流调速适用于负载变化较大的场合，而电压调速适用于负载稳定的场合。
四、实验设备与材料1.直流电动机；2.调速器；3.控制器；4.多用表；5.实验电路板等。
五、实验步骤1.搭建电流调速实验电路，连接电动机、调速器和控制器；2.按照实验要求调节控制器的参数；3.打开电源，设置控制器的输入信号；4.在实验过程中记录电机的转速、电流和输出功率等参数；5.将实验数据整理并进行分析。
六、实验结果与讨论根据实验数据，绘制了电流调速和电压调速的转速-负载特性曲线。
分析实验数据发现，电流调速方法在负载变化较大时，保持了较稳定的转速，且响应速度较快。
而电压调速方法在负载较稳定时能够保持较好的速度稳定性，但对于负载变化较大的情况，则转速会有较大波动。
七、结论通过本次实验研究发现，电流调速和电压调速方法在直流电动机调速中具有不同的应用特点和优缺点。
电流调速适用于负载变化较大的场合，能够保持转速的稳定性和响应速度；而电压调速适用于负载较稳定的场合，能够保持较好的转速稳定性。
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告一、系统结构设计双闭环直流调速系统由两个闭环控制组成，分别是速度子环和电流子环。
速度子环负责监测电机的转速，并根据设定值与实际转速的误差，输出电流指令给电流子环。
电流子环负责监测电机的电流，并根据电流指令与实际电流的误差，输出电压指令给电机驱动器，实现对电机转速的精确控制。
二、参数选择在进行双闭环直流调速系统的设计之前，需选择合适的控制参数。
根据实际的电机参数和转速要求，确定速度环和电流环的比例增益和积分时间常数等参数。
同时，还需根据电机的动态特性和负载特性，选取合适的速度和电流传感器。
三、控制策略速度子环采用PID控制器，通过计算速度误差、积分误差和微分误差，生成电流指令，并传递给电流子环。
电流子环也采用PID控制器，通过计算电流误差、积分误差和微分误差，生成电压指令，并输出给电机驱动器。
四、仿真实验为了验证双闭环直流调速系统的性能，进行了仿真实验。
首先，通过Matlab/Simulink建立双闭环直流调速系统的模型，并设置不同转速和负载条件，对系统进行仿真。
然后，通过调整控制参数，观察系统响应速度、稳定性和抗干扰性等指标的变化。
五、仿真结果分析根据仿真实验的结果可以看出，双闭环直流调速系统能够实现对电机转速的精确控制。
当系统负载发生变化时，速度子环能够快速调整电流指令，使电机转速保持稳定。
同时，电流子环能够根据速度子环的电流指令，快速调整电压指令，以满足实际转速的要求。
此外，通过调整控制参数，可以改善系统的响应速度和稳定性。
六、总结双闭环直流调速系统是一种高精度的电机调速方案，通过双重反馈控制实现对电机转速的精确控制。
本文介绍了该系统的设计与仿真实验，包括系统结构设计、参数选择、控制策略及仿真结果等。
仿真实验结果表明，双闭环直流调速系统具有良好的控制性能，能够满足实际转速的要求。
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》
单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录设计题目 (3)1 设计要求及主要技术指标： (4)1.1 设计要求 (4)1.2 主要技术指标 (5)2 设计过程 (6)2.1 题目分析 (9)2.2 整体构思 (10)2.3 具体实现 (12)3 元件说明及相关计算 (14)3.1 元件说明 (14)3.2 相关计算 (15)4 调试过程 (16)4.1 调试过程 (16)4.2 遇到问题及解决措施 (20)5 心得体会 (21)参考文献 (22)附录一：电路原理图 (23)附录二：程序清单 (24)设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM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；定时中断；电动机；PWM波形；LED显示器；51单片机1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM 调速控制装置。
1.1 设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。
（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。
（3）设计一个4个按键的键盘。
K1:“启动/停止”。
K2：“正转/反转”。
K3：“加速”。
K4:“减速”。
（4）手动控制。
在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。
在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。
直流电机调速系统课程设计报告指导书
直流电机调速系统课程设计指导书一、实验目的1、通过对KZ－D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究，加深对负反应控制的根本原理的理解。
2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。
3、研究系统各参数间的根本关系及各参数变化对系统的影响。
4、加深比照例积分调节器动态传输特性的认识，了解其在无静差自动控制系统中的作用。
5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。
5 DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表6 DJ13 直流复励发电机7 DJ15 直流并励电动机8 D42 滑线变阻器串联形式：0.41A，1.8kΩ并联形式：0.82A，900Ω9 数字存储示波器自备10 万用表自备三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。
在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。
实验系统的组成原理图如图5-1所示。
图1-1 实验系统原理图四、实验容(1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,s K , 测定直流电动机电势常数C e 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M (2) 转速调节器的调试,电流调节器的调试(3) 设计调速系统。
调速指标为D =10，S <10%；测定系统开环机械特性和∆n nom ，判断能否满足调速指标；如果不能满足，可采用转速负反应；计算及整定比例调节器参数、反应系数；测定闭环系统的机械特性。
(4) 设计及调试双闭环无静差KZ －D 调速系统要求额定转速时S ≤2%，电流超调量σi %<5%，转速起动到额定转速时，超调量σn ed n %<10%，负载扰动恢复时间小于05.s ，电动机过载倍数λ=12.，电流反应系数A V 615.4=β。
直流脉宽(PWM)调速系统设计与研究——主电路设计课设报告
沈阳理工大学课程设计摘要调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。
目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。
早在20世纪40年代采用的是发电机－电动机系统，又称放大机控制的发电机－电动机组系统。
这种系统在40年代广泛应用，但是它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等，特别是至少要包含两台与被调速电机容量相同的电机。
为了克服这些缺点，50年代开始使用水银整流器作为可控变流装置。
这种系统缺点也很明显，主要是污染环境，危害人体健康。
50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。
晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。
近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。
直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。
不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。
同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。
单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。
而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。
关键字：调速系统直流调速器晶闸管晶闸管－电动机调速系统沈阳理工大学课程设计目录1 绪论 (1)1.1 背景 (1)1.2 直流调速系统的方案设计 (1)1.2.1 设计已知参数 (1)1.2.2 设计指标 (2)1.2.3 现行方案的讨论与比较 (2)1.2.4 选择PWM控制系统的理由 (2)1.2.5 选择IGBT的H桥型主电路的理由 (3)1.2.6 采用转速电流双闭环的理由 (3)2 直流脉宽调速系统主电路设计 (4)2.1 主电路结构设计 (4)2.1.1 PWM变换器介绍 (4)2.1.2 泵升电路 (7)2.2 参数设计 (7)2.2.1 IGBT管的参数 (7)2.2.2 缓冲电路参数 (8)2.2.3 泵升电路参数 (8)3 直流脉宽调速系统控制电路设计 (9)3.1 PWM信号发生器 (9)3.2 转速、电流双闭环设计 (9)3.2.1 电流调节器设计 (10)3.2.2 转速调节器设计 (13)4 系统调试 (17)4.1 系统结构框图 (17)4.2 系统单元调试 (17)4.2.1 基本调速 (17)4.2.2 转速反馈调节器、电流反馈调节器的整定 (18)4.3 实验结果 (18)4.3.1 开环机械特性测试 (18)4.3.2 闭环系统调试及闭环静特性测定 (19)5 总结 (20)参考文献 (21)附录A (22)A.1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (22)A.2 双闭环可逆直流脉宽调速系统性能测试 (26)沈阳理工大学课程设计1 绪论背景在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。
直流电机调速matlab仿真报告
直流电机调速仿真报告1. 背景直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产和家庭设备中。
在实际应用中，为了满足不同工况下的需求，需要对直流电机进行调速控制。
调速控制可以实现电机转速的精确控制，提高系统的稳定性和效率。
本报告旨在通过Matlab仿真分析直流电机调速控制系统，在理论与实践结合的基础上，提出相应的建议。
2. 分析2.1 直流电机调速原理直流电机调速原理主要基于改变电源的电压或者改变外加负载来实现对电机转速的控制。
常见的直流电机调速方法有：•电压调制法：通过改变直流电源的输出电压来改变转矩和转速；•变阻器分压法：通过改变外接阻值来改变转矩和转速；•变极数法：通过改变励磁回路中串联或并联的励磁线圈数目来改变转矩和转速；•PWM调制法：通过脉冲宽度调制技术来控制输入给定功率。
2.2 直流电机调速控制系统直流电机调速控制系统由电源、电机、传感器、控制器和负载组成。
其中，传感器用于测量电机的转速和位置，控制器根据测量值计算出合适的控制信号，通过电源提供给电机。
负载则影响电机的转速和转矩。
常见的直流电机调速控制方法有：•比例积分（PI）控制：根据误差信号进行比例和积分运算，生成合适的输出信号；•模糊控制：基于模糊推理原理，根据输入变量和规则库生成输出信号；•自适应控制：根据系统动态特性自动调整参数以实现最优性能。
2.3 仿真建模与参数设置本次仿真采用Matlab/Simulink软件进行建模与仿真。
首先需要确定直流电机的基本参数，如额定功率、额定转速、额定电压等。
然后根据实际情况设置仿真模型中的参数。
本次仿真设置了一个基于PWM调制法的直流电机调速系统模型。
具体参数如下：•额定功率：100W•额定转速：1500rpm•额定电压：220V•PWM调制频率：1kHz•控制器采样周期：0.01s3. 结果与分析3.1 仿真结果展示在进行仿真之后，我们得到了直流电机调速系统的仿真结果。
以下是部分结果的展示：•转速曲线图：•转矩曲线图：3.2 结果分析根据仿真结果，可以对直流电机调速系统进行分析。
直流电动机双闭环调速系统MATLAB仿真实验报告
直流电动机双闭环调速系统MATLAB仿真实验报告
实验目的：
本实验旨在设计并实现直流电动机的双闭环调速系统，并使用MATLAB进行仿真实验，验证系统的性能和稳定性。
实验原理：
直流电动机调速系统是通过改变电机的输入电压来实现调速的。
双闭环调速系统采用了速度环和电流环两个闭环控制器，其中速度环的输入为期望转速和实际转速的误差，输出为电机的电流设定值；电流环的输入为速度环输出的电流设定值和实际电流的误差，输出为电机的输入电压。
实验步骤：
1.建立直流电动机的数学模型。
2.设计速度环控制器。
3.设计电流环控制器。
4.进行系统仿真实验。
实验结果：
经过仿真实验，得到了直流电动机双闭环调速系统的性能指标，包括上升时间、峰值过渡性能和稳态误差等。
同时，还绘制了调速曲线和相应的控制输入曲线，分析了调速系统的性能和稳定性。
实验结论：
通过对直流电动机双闭环调速系统的仿真实验，验证了系统的性能和
稳定性。
实验结果表明，所设计的双闭环控制器能够实现快速且稳定的直
流电动机调速，满足了实际工程应用的需求。
实验心得：
本实验通过使用MATLAB进行仿真实验，深入理解了直流电动机的双
闭环调速系统原理和实现方式。
通过实验，我不仅熟悉了MATLAB的使用，还掌握了直流电动机的调速方法和控制器设计的原则。
同时，实验中遇到
了一些问题，比如系统的超调过大等，通过调整控制器参数和优化系统结
构等方法，最终解决了这些问题。
通过本次实验，我对直流电动机调速系
统有了更加深入的理解，为之后的工程应用打下了坚实的基础。
最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告.doc
最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告班级：XX姓名：XX学号：XX时间：第16周周日9-12节指导老师：XX 老师一.实验目的1.掌握最小拍有纹波控制系统的设计方法。
2.掌握最小拍无纹波控制系统的设计方法。
.实验设备PC机一台，TD-ACC实验系统一套，i386EX系统板一块.实验原理典型的最小拍控制系统如图4.1-1所示，其中D(Z)为数字调节器，G(Z)为包括零阶保持器在内的广义对象的Z传递函数，①(Z)为闭环Z传递函数，C(Z)为输出信号的Z传递函数，R(Z)为输入信号的Z传递函数。
1.最小拍有纹波系统设计。
图4.1-2是一个典型的最小拍控制系统针对阶跃输入，其有纹波系统控制算法可设计为:U(Z) _ 0-5435-0.22 1E(Z ) 1 + 0.717Z最小拍控制系统-I i I IIM*亠D(Z) =图4.1-1T山K* = 0.5435K, = -02& 二 0当柠 JK 输入歯号■值为 2JSVM t EU)=Ge t z ).R {Z > =(iL(Z) = D(Z)-E(Z) = 13590-L4744Z J +L&571Z 3 -0.75BOZ2. 最小拍无纹波系统设计。
有纹波系统虽然在采样点上的误差为零，但不能保证采样点之间的误差值也为零，因此存在纹波现象。
无纹波系统设计只要使 U(Z)是Z -1 的有限多项式，则可以保证系统输出无纹波。
即：式中Pi 、Z i ――分别是G(Z)的极点和零点。
为了使U(Z)为有限多项式，只要①(Z)的零点包含G(Z)的全部零点即 可，这也是最小拍无纹波设计和有纹波设计的唯一不同点。
如图4.1-2所示，针对单位斜波输入，无纹波系统控制算法可设计为：U(Z) 0.7650 -0.7302Z"1 +0A651Z 3D ( Z =-—一' = --- ------------------------- -- E(Z) l-04080Z-J - 0.5920Z -- -0.7302K, =0.1h5lP. = -04080 A =-059203. 实验接线图。
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一、研究背景直流电机是一种常见的电动机，其具有结构简单、运行可靠、调速范围广等优点，在工业生产中得到了广泛应用。
然而，直流电机的转速通常是恒定的，不能满足不同工艺要求对转速的变化控制。
因此，需要设计一种直流电机调速系统来实现对直流电机转速的精确控制。
二、研究目的本次研究旨在设计一种基于单片机和功率模块的直流电机调速系统，实现对直流电机转速的精确控制。
具体目标包括：1. 理解直流电机调速原理和方法；2. 熟悉单片机和功率模块的基本原理；3. 设计并实现一个可靠稳定、精度高、操作简便的直流电机调速系统。
三、研究内容1. 直流电机调速原理和方法(1) 直接调压法(2) 串联型调压法(3) 并联型调压法(4) PWM 调制法2. 单片机和功率模块基本原理(1) 单片机基本原理(2) 功率模块基本原理3. 直流电机调速系统设计(1) 系统框图设计(2) 控制程序设计(3) 电路板设计(4) 调试与测试四、研究方法1. 理论分析法：对直流电机调速原理和方法进行理论分析，确定适用于本次研究的调速方法。
2. 实验研究法：根据理论分析结果，选取合适的单片机和功率模块，进行系统框图设计、控制程序编写、电路板设计等实验研究工作，并进行调试与测试。
五、预期成果本次研究预期获得以下成果：1. 掌握直流电机调速原理和方法；2. 熟悉单片机和功率模块的基本原理；3. 设计并实现一个可靠稳定、精度高、操作简便的直流电机调速系统；4. 获得相关技术文献资料并撰写相关学术论文。
六、研究计划1. 第一周：查阅相关文献，了解直流电机调速原理和方法，并确定适用于本次研究的调速方法。
2. 第二周：选取合适的单片机和功率模块，进行系统框图设计、控制程序编写。
3. 第三周：进行电路板设计，并进行调试与测试。
4. 第四周：撰写相关学术论文，总结研究成果。
七、研究难点1. 如何选择合适的单片机和功率模块；2. 如何进行系统框图设计和控制程序编写；3. 如何进行电路板设计和调试测试。
直流电机调速系统设计报告
直流电机调速系统实验报告实验目的1、掌握对AT89S51单片机的编程；2、掌握负反馈的相关理论和应用；3、掌握设计、实现电路的相关技巧；实验所需硬件及软件〃硬件：1、AT89S51，74LS373，ULN2803APG各1片；2、51单片机最小系统1个；3、4位共阳8段LED数码管1个；4、光电对管集成电路1块；5、10孔码盘1个；6、单面焊板1张；7、按钮4个；8、杜邦线40根；9、40Pin插针2排，20Pin底座2个；10、焊接工具1套。
〃软件：1、Proteus 7 仿真测试软件；2、KeilC for 51 编程环境；3、烧录软件。
实验原理根据自动控制原理中的闭环负反馈系统的相关理论，对AT89S51单片机进行编程，并设计相关电路，从而控制直流电机的转速并在LED管上显示。
①电路图如下：②74LS373：74LS373是一个8位锁存器，其在本实验中的作用为：给共阳管的位选端（P1.0~P1.3）提供功放。
因为单片机的引脚输出电流较小，实际应用中根本无法完全点亮数码管，故才考虑使用74LS373来提高引脚带负载的能力，从而提高了输出电流，达到了增亮数码管的目的。
本实验中，因为不需要74LS373的锁存控制功能，故OC（1脚）接GND，ENA（11脚）接VCC即可。
③ULN2803APG：ULN2803APG是TOSHIBA生产的8块达林顿管集成功放芯片，其中10脚接VCC和电机IN1，9脚接GND，O6接电机IN2，I6接单片机P2.7；直流电机转速的自动控制实现主要是通过“测速——反馈——调节”的循环来实现的。
①测速模块：本实验使用了码盘+光电对管及整形电路，通过安装在机轴上的码盘的转动切割光电对管，可以从光电对管的输出端获得单位时间周期数与转速成严格正比的方波信号，通过51单片机的外部中断0口对此方波进行计数，就可以实现测速并将数据保存到单片机RAM中。
②反馈模块：使用单片机内部定时器中断T1，每1秒查询一次INT0的计数个数，将此数值显示到数码管上，清零计数变量，计算设定值与测量值的差值并保存。
电机与电力电子实训课程学习总结直流电机调速系统的设计与实现报告
电机与电力电子实训课程学习总结直流电机调速系统的设计与实现报告在本学期的电机与电力电子实训课程学习中，我主要学习了直流电机调速系统的设计与实现。
通过实际动手操作和理论学习，我对直流电机调速系统的原理和设计方法有了更深入的了解。
本文将对我在学习过程中的收获和实践经验进行总结和归纳。
一、引言随着工业自动化和智能化的发展，直流电机调速系统在工业控制领域中得到了广泛应用。
在本学期的实训课程中，我们团队以直流电机调速系统的设计与实现为主题进行了一系列的实践活动。
本报告旨在总结和记录我在实践中的学习和体验。
二、理论知识部分1.直流电机调速系统的基本原理在学习直流电机调速系统之前，首先需要了解直流电机调速系统的基本原理。
直流电机调速系统通常由电源、电机、调速器和传感器等组成。
其中，调速器根据传感器采集到的信息，通过对电机输入的电压、电流进行调节，实现电机的调速。
2.直流电机调速系统的设计方法在设计直流电机调速系统时，需要考虑到诸多因素，包括所需的转速范围、负载特性、效率要求等。
同时，还需要选择合适的调速器和传感器，并进行合理的电路设计和参数调节。
通过学习和实践，我对直流电机调速系统的设计方法有了更深入的理解。
三、实训过程与实践经验1.实训过程在实训过程中，我们按照实验指导书的要求，逐步进行了直流电机调速系统的设计和实现。
首先，我们通过搭建电路、安装传感器和调试电机等步骤，完成了系统的硬件搭建。
随后，我们使用相应的软件进行参数设置和调试，最终成功实现了直流电机的调速。
2.实践经验通过实践活动，我获得了以下几点实践经验：（1）重视实验前的理论学习：在进行实验之前，我充分学习了相关的理论知识，对直流电机的调速原理、调速器的工作原理等进行了深入的了解。
这为我实验的顺利进行提供了重要的理论支持。
（2）注重团队合作：在实训过程中，我们组建了一个学习小组，共同合作完成实践任务。
通过团队合作，我们相互帮助、相互学习，共同解决问题，提高了实验效率和实践能力。
直流电机调速_实训报告
一、引言直流电机因其结构简单、运行可靠、调速方便等优点，广泛应用于各种工业和家用电器中。
为了更好地掌握直流电机的调速原理和实现方法，我们进行了直流电机调速实训。
本报告将详细介绍实训过程、实验结果及分析。
二、实训目的1. 理解直流电机的调速原理和实现方法；2. 掌握直流电机调速电路的设计与搭建；3. 学会使用示波器、万用表等仪器对电路进行测试和分析；4. 提高动手实践能力和工程意识。
三、实训内容1. 直流电机调速原理直流电机调速主要采用调压、调阻和PWM调制三种方法。
本实训采用调压方法，通过改变输入电压来控制电机的转速。
2. 直流电机调速电路设计（1）电路组成：电源、直流电机、调速电路、负载、保护电路等。
（2）调速电路设计：采用继电器和电位器组成的分压电路，通过改变电位器阻值来调整输入电压。
3. 仪器使用（1）示波器：用于观察电压、电流等信号波形。
（2）万用表：用于测量电压、电流、电阻等参数。
四、实训步骤1. 搭建直流电机调速电路。
2. 连接电源，启动电机。
3. 调整电位器，观察电机转速变化。
4. 使用示波器观察电压、电流等信号波形。
5. 使用万用表测量电压、电流、电阻等参数。
6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验数据（1）输入电压：0V、2V、4V、6V、8V。
（2）电机转速：0r/min、300r/min、600r/min、900r/min、1200r/min。
（3）电流：0A、1A、2A、3A、4A。
2. 实验结果分析（1）电机转速与输入电压的关系：随着输入电压的增加，电机转速逐渐升高。
（2）电流与输入电压的关系：随着输入电压的增加，电流逐渐增大。
（3）电机转速与电流的关系：电机转速与电流成正比。
六、结论1. 通过本次实训，我们掌握了直流电机调速原理和实现方法。
2. 通过搭建直流电机调速电路，实现了对电机转速的调节。
3. 通过使用示波器和万用表等仪器，我们对电路进行了测试和分析，验证了实验结果的准确性。
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统设计开题报告
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统设计开题报告泰山学院毕业设计开题报告基于单片机的直流电机PWM调速控制系统题目设计学院机械与工程学院年级二〇一一级专业机械设计制造及其自动化姓名学号指导教师签字学生签字2012年 12月 7日题目来源指导教师推荐? 自选, 其它?题目类别基础研究? 应用研究, 其它?一、课题研究的目的和意义在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
无论是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、商务与办公设备中，还是在日常生活中的家用电器中，都大量地使用着各种各样的电动机。
以前电动机大多使用由模拟电路组成的控制柜进行控制，现在单片机已经开始取代模拟电路作为电机控制器。
当前电机控制器的发展方向越来越趋于多样化和复杂化，现有的专用集成电路未必能满足苛刻的新产品开发要求，为此可考虑开发电机的新型单片机控制器二、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。
三、课题研究的主要内容完成单片机的直流电机控制系统总体设计，包括各部分硬件的设计以及相应的驱动程序设计。
通过电平转换使上位机能与单片机进行串口通信，并选用串口大师软件对单片机发送信号。
设计显示电路，使用户可以通过显示屏与控制系统进行交互，实现电机正反转等状态以及速度的实时显示。
四、课题研究的方法根据市场需求和发展趋势，本设计将介绍一种基于AT89S51单片机的直流电机转速控制系统。
首先对直流调速控制电路进行设计来实现对速度的控制、检测、显示;再对直流调速控制主回路进行设计，其采用了三相桥式全控整流电路;然后进行系统的软件设计，本课题采用PID控制算法设计;最后进行系统的抗干扰设计，为了防止从电源系统窜入干扰，本系统供电采用隔离变压器;同时，为了保证信息传输的正确性，在过程通道上采用光祸隔离措施。
直流脉宽调速实验报告
直流脉宽调速实验报告1．任务和意义：生产实习的主要任务是设计一个直流电动机的脉宽调速（直流PWM）驱动电源。
纵观运动控制的发展历史，交、直流两大电气传动并存于各个应用领域。
由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，20世纪30年代起就开始使用直流调速系统。
直流调速系统由最早的旋转变流机组控制，发展为用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现调速，到现在由大功率开关器件组成的PWM电路实现数字化的调速，系统的快速性、可靠性、经济性不断提高，应用领域不断扩展。
尽管目前对交流系统的研究比较“热门”，但是其控制性能在某些方面还达不到直流PWM系统的水平。
直流PWM控制技术作为一门新型的控制技术，其发展潜力还是相当大的。
而且，直流PWM技术是电力电子领域广泛采用的各种PWM技术的典型应用和重要基础，掌握直流PWM技术对于学习和运用交流变频调速中SPWM技术有很大的帮助和借鉴作用。
2．设计内容：1）主电路的设计，器件的选型。
包括含整流变压器在内的整流电路设计和H桥可逆斩波电路的设计(要求采用IPM作为DC/DC变换的主电路，型号为PS21564)。
2）PWM控制电路的设计（指以SG3525为核心的脉宽调节电路）。
3）IPM接口电路设计（包括上下桥臂元件的开通延迟，及上桥臂驱动电源的自举电路）。
4）DC15V 控制电源的设计（采用LM2575系列开关稳压集成电路，直接从主电路的直流母线电压经稳压获得）。
2 主电路设计说明1．概述可逆PWM 变换器主电路的结构型式有H 型、T 型等类， H 型变换器，它是由四个功率场效应管和四个续流二极管组成的桥式电路。
H 型变换器在控制方式上分双极式、单极式和受限单极式三种,在此使用双极式H 型PWM 变换器。
二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。
四只功率器件构成H 桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到＋或－的直流电压。
2．设计说明1）由于电源部分是交流电源，所以需要对电源进行整流，整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块，在电源交流的正负半周轮流导通，以达到整流的目的。
最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告
最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告班级：xx姓名：xx学号：xx时间：第16周周日9-12节指导老师：xx老师最小拍控制系统一．实验目的1.掌握最小拍有纹波控制系统的设计方法。
2.掌握最小拍无纹波控制系统的设计方法。
二．实验设备PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块三．实验原理典型的最小拍控制系统如图4.1-1所示，其中 D(Z)为数字调节器，G(Z) 为包括零阶保持器在内的广义对象的Z 传递函数，Φ (Z)为闭环Z 传递函数，C(Z) 为输出信号的Z 传递函数，R(Z) 为输入信号的Z 传递函数。
1．最小拍有纹波系统设计。
图4.1-2是一个典型的最小拍控制系统。
针对阶跃输入，其有纹波系统控制算法可设计为：2．最小拍无纹波系统设计。
有纹波系统虽然在采样点上的误差为零，但不能保证采样点之间的误差值也为零，因此存在纹波现象。
无纹波系统设计只要使U(Z) 是Z-1的有限多项式，则可以保证系统输出无纹波。
即：式中 Pi 、Z i――分别是G(Z) 的极点和零点。
为了使U(Z) 为有限多项式，只要Φ (Z)的零点包含G(Z) 的全部零点即可，这也是最小拍无纹波设计和有纹波设计的唯一不同点。
如图4.1-2所示，针对单位斜波输入，无纹波系统控制算法可设计为：3．实验接线图。
图4.1-2所示的方框图，其硬件电路原理及接线图可设计如下，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，对象需用户在运放单元搭接。
上图中，控制计算机的“OUT1”表示386EX 内部 1 ＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259的7 号中断，用作采样中断，“DIN0”表示386EX 的I/O 管脚P1.0 ，在这里作为输入管脚用来检测信号是否同步。
4．数字控制的实现。
图4.1-4是数字控制器实现的参考程序流程图。
四．实验步骤1. 参考流程图4.1-4编写程序，检查无误后编译、链接。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直接小电机测速系统
设
计
说
明
书
目录
1概述 (1)
1.1 基本设计思想 (1)
1.2 1.2设计原理 (1)
2 功能指标 (1)
2.1 基本功能 (1)
2.2 增强功能 (1)
3系统结构 (2)
4功能设计与外观 (2)
2.3 原理图 (2)
2.4 4.2PCB图 (3)
2.5 产品外观 (3)
5系统主要功能模块 (3)
2.6 最小系统模块 (3)
2.7 小电机驱动模块 (4)
2.8 显示模块 (4)
2.9 光电对管模块 (5)
2.10 5.5接口和外部控制模块 (6)
6硬件系统设计所需材料 (6)
7程序设计 (7)
7
8操作流程 (7)
1概述
1.1基本设计思想
该系统主要功能是实现对直流小电机的调速，通过数码管显示其转速，并且设置按键控制小电机转速同时改变数码管显示的大小，实现控制直流小电机转速的目的。
1.2 1.2设计原理
主控芯片是STC89C51，时钟晶振是12MHz,通过小电机转头上的一块有扇形缺口的转盘在光电对管之间采集信号,再通过单片机对信号进行处理得到电机转速,数码管显示转速,按键再控制转速.
2功能指标
2.1基本功能
对直流小电机测速，用数码管显示其转速大小。
2.2增强功能
我们设置了3个按键，对转速进行调节。
按键1 增加小电机转速
按键2 降低小电机转速
按键3 直接使小电机转速达到最大值
3
系统结构
图3-1 系统结构图
4 功能设计与外观
2.3 原理图
a b f c g d
e
117S 4
4S 32S 21S 11012
59a 8b 6c d e f g 3
dp
dp
D PY 1SMG *4
C 2
22
C 1
22
C 3
10u f
Y 1
11.0592MHz R 910k
R 11100
R 124.3k
B
2C
3
E
1
Q 1
8050
S1MO D S2A DD S3SU B
D 2
D IO D E
12J2
X Z
R 10
1k
D 3IN
12J1PW R-5V
C 422u F
V CC
V CC
V CC
D 1o u t
12V
12J3PW R-12V
EA /VP 31
X 119
X 218
R ESE T 9
R D 17W R 16INT 012
INT 113T014
T115P10/T/AD C 01P11/TA DC 12P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P07
32
P20
21
P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PS EN
29
A LE/P 30TX D 11R XD 10V C C
40
U 1
12C5A60S2
C 6
104
R 133.9k
V CC
123456789
R 14PZ 1k
V CC
12
J4G ND 12MG 1D J
图4-1 原理图
2.4 4.2PCB图
图3 PCB图
2.5产品外观
图4 实物图(正面) 图5 实物图(反面) 5系统主要功能模块
2.6最小系统模块
主控芯片为STC89C51，采用上电复位，晶振为12MHZ。
图6 最小系统
2.7小电机驱动模块
小电机的功率是2W，电压需要12V，驱动电流0.16A，由三极管8050用作电子开关通过单片机控制小电机转速。
图7 小电机驱动
2.8显示模块
由于是普通51需要上拉电阻驱动数码管工作。
该显示模块用的是四位七段共阴数码管，段码端接在P0口，位选端接在P2口的高四位。
图8 数码管
2.9光电对管模块
在小电机的转头上接一个用硬纸板做成的圆盘,减掉一块扇形缺口,小电机开始转动后,将圆盘放在观点对管之间,利用观点对管有红外光时电阻小,无红外光时电阻大的特性,产生波形输出到单片机.
图9 光电对管
2.10 5.5接口和外部控制模块
三个按键通过单片机控制,实现对电机速度的控制,现在在数码管上. 首先设置P2口为高电平，然后从P2.0到P2.2逐个检测引脚的电平，如果某个引脚为低电平表示该键按下.
图10 按键及程序下载
6硬件系统设计所需材料
原件名称数量(个)
STC89C51 1
晶振（12MHZ） 1
光电对管 2
直流小电机 1
四位数码管 1
8550三极管 1
电阻（470）8
电阻（4K7） 1
电阻（1K） 1
按键 3
电解电容（10uF） 1
瓷片电容（30PF） 2
单层铜板（70mm*70mm） 1
排针 4
插座（DIP40） 1
插座（DIP8） 1
插座（DIP14） 1
7程序设计
8操作流程
实现小电机调速是通过三个按键控制的,实物如图4,三个按键的功能从上到下分别如下:
按键1：按一次,电机加速1.
按键2:按一次,电机减速1.
按键3:显示电机最大转速.。