直流电机调速控制器设计
非线性大作业—直流电动机调速系统的建模与控制系统的设计
3、PBH秩判据
线性定常系统（1）为完全能控的充分必要条件是，对矩阵A的所有特征值 均成立， （ ）或等价地表示为 ， 也即（SI-A）和B是左互质的。
4、PBH特征向量判据
线性定常系统（1）为完全能控的充分必要条件是A不能有与B的所有列相正交的非零左特征向量。也即对A的任一特征值，使同时满足 ， 的特征向量 。
所谓最优控制，就是根据建立的系统的数学模型，选择一个容许的控制规律，在一定的条件下，使得控制系统在完成所要求的控制任务时，使某一指定的性能指标达到最优值、极小值或极大值。本文利用线性二次型最优调节器(LQR）方法对移动高架吊车进行最优控制。控制目的是使移动高架吊车能在不平衡点达到平衡，并且能够经受一定的外加干扰[8]。
能控性的直观讨论：
从状态空间的角度进行讨论：输入和输出构成系统外部变量,状态为系统内部变量。能控性主要看其状态是否可由输入影响。每一个状态变量的运动都可由输入来影响和控制,由任意的始点到达原点,为能控,反之为不完全能控。具体来说就是指外加控制作用u(t) 对受控系统的状态变量x(t)和输出变量y(t)的支配能力，它回答了u(t)能否使x(t)和y(t)作任意转移的问题。
3.1.2能控性判据
我们利用线性系统的能控性判据来判断其能控性。
设线性定常系统状态方程为：
（1）
1、格拉姆矩阵判据
线性定常系统（1）为完全能控的充分必要条件是，存在时刻，使如下定义的格拉姆（Gram）矩阵 为非奇异。
其中，该判据的证明用到了范数理论中的矩阵范数，在此不再赘述。
2、秩判据
线性定常系统（1）为完全控的充分必要条件是 ，
2 直流电动机调速系统数学模型的建立
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。
直流电机调速系统的设计
直流电机调速系统的设计直流电机调速系统是控制直流电机转速的一个重要工程应用领域。
在很多工业领域中，直流电机的转速控制是非常重要的，因为直流电机的转速对于机械设备的运行效率和稳定性有着重要影响。
本文将详细介绍直流电机调速系统的设计原理和步骤。
一、直流电机调速系统的基本原理直流电机调速系统的基本原理是通过改变电机的电压和电流来控制电机的转速。
一般来说，直流电机的转速与电机的电压和负载有关，转速随电压增加而增加，转速随负载增加而减小。
因此，当我们需要调节直流电机的转速时，可以通过改变电机的电压和负载来实现。
二、直流电机调速系统的设计步骤1.确定设计要求：在设计直流电机调速系统之前，首先需要确定系统的设计要求，包括所需的转速范围、响应速度、控制精度和负载要求等。
这些设计要求将指导系统的设计和选择适当的控制器。
2.选择控制器：根据设计要求，选择适当的控制器。
常见的直流电机调速控制器有PID控制器、模糊控制器和自适应控制器等。
根据实际情况，选择最合适的控制器来实现转速调节。
3.选择传感器：为了实时监测电机的转速和位置，需要选择合适的传感器来进行测量。
常见的传感器有光电编码器、霍尔效应传感器和转速传感器等。
根据实际需求，选择合适的传感器进行安装和测量。
4.搭建电路：根据控制器的要求，搭建合适的电路来实现控制和测量功能。
通常需要安装电压和电流传感器来实时监测电机的电压和电流，并将测量结果反馈给控制器。
5.调试和测试：在电路搭建完成后，需要进行调试和测试来验证系统的性能。
首先调整控制器的参数，使得系统能够按照设计要求进行转速调节。
然后进行负载试验，测试系统在不同负载下的转速调节性能。
对系统进行调试和测试，可以发现问题并及时解决，确保系统能够正常工作。
6.性能优化：根据测试结果，对系统进行性能优化。
根据实际需求，调整控制器的参数和传感器的位置，改善系统的转速调节性能和响应速度。
优化后的系统将更好地满足设计要求。
三、直流电机调速系统的工程应用总结：本文详细介绍了直流电机调速系统的设计原理和步骤。
直流电机调速的设计-张茂庆(电气二班)
电力电子技术课程设计报告直流电机调速的设计姓名张茂庆学号 201009140236年级 2010级专业电气工程及其自动化系（院）汽车学院指导教师王增玉2012年 1 月1 日一引言早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，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的控制精度及可靠性较低。
随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。
由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。
所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。
所以，直流传动控制采用微处理器实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。
微处理器诞生于上个世纪七十年代，随着集成电路大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微处理器的性价比越来越高。
此外，由于电力电子技术的发展，制作工艺的提升，使得大功率电子器件的性能迅速提高。
为微处理器普遍用于控制电机提供了可能，利用微处理器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的发挥，使电机的性能更符合工业生产使用要求，还促进了电机生产商研发出各种如步进电机、无刷直流电机、开关磁阻电动机等便于控制且实用的新型电机，使电机的发展出现了新的变化。
对于复杂的微处理器控制电机,则要利用微处理器控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角等，使电机按给定的指令准确工作。
通过微处理器控制，可使电机的性能有很大的提高。
目前相比直流电机和交流电机他们各有所长，如直流电机调速性能好，但带有机械换向器，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地调节[2]。
高性能的微处理器如DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSOR即数字信号处理器)的出现，为采用新的控制理论和控制策略提供了良好的物质基础，使电机传动的自动化程度大为提高。
基于单片机控制的直流电机调速系统设计
基于单片机控制的直流电机调速系统设计一、引言直流电机在工业自动化领域中广泛应用，其调速系统的设计是实现自动控制的关键。
本文将介绍一种基于单片机控制的直流电机调速系统设计方案，主要包括电机原理、硬件设计、软件设计以及实验结果与分析等内容。
二、电机原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的装置，其原理基于电磁感应和安培定律。
电机由定子和转子两部分组成，定子上绕有恒定电流，产生磁场，而转子上带有电流，与定子的磁场互相作用，产生力矩使电机旋转。
三、硬件设计1.单片机选择在本设计中，选择了一款功能强大、性能稳定的单片机作为控制核心，例如使用ST C89C51单片机。
该单片机具有丰富的GP IO口和定时器/计数器等外设，适合进行电机控制。
2.电机驱动电路设计电机驱动电路主要包括功率电源、运放电路和驱动电路。
其中，功率电源为电机提供稳定的直流电源，运放电路用于信号放大和滤波，驱动电路则根据控制信号控制电机的转速。
3.速度测量电路设计为了实时监测电机的转速，需要设计速度测量电路。
常见的速度测量电路包括光电编码器、霍尔传感器等，通过测量转子上感应物体的变化来获得电机的转速信息。
四、软件设计1.程序框架软件设计的目标是实现对电机转速的控制和监测。
基于单片机的软件设计主要包括主程序的编写、中断服务程序的编写以及定时器的配置等。
2.控制算法常见的直流电机调速算法包括电压调速法、P WM调速法等。
根据实际需求选择合适的算法，并根据测量到的转速信号进行反馈控制，实现对电机转速的精确控制。
五、实验结果与分析设计完成后，进行实验验证。
通过设置不同的转速需求，观察电机的实际转速与设定转速的误差，并分析误差原因。
同时还可以测试电机在不同负载下的转速性能，以评估系统的稳定性和鲁棒性。
六、总结基于单片机控制的直流电机调速系统设计是实现自动控制的重要应用。
本文介绍了该系统的硬件设计和软件设计方案，并展示了实验结果。
通过系统实现电机转速的精确控制，可以广泛应用于工业自动化领域。
直流电机闭环调速控制系统设计和实现
实验报告直流电机闭环调速控制系统设计和实现班级:姓名:学号:时间:指导老师:2012年6月一、实验目的1．了解闭环调速控制系统的构成。
2．熟悉PID 控制规律，并且用算法实现。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块三、实验原理根据上述系统方框图，硬件线路图可设计如下，图中画“○”的线需用户自行接好。
上图中，控制机算机的“DOUT0”表示386EX 的I/O 管脚P1.4，输出PWM 脉冲经驱动后控制直流电机，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的7 号中断，用作测速中断。
实验中，用系统的数字量输出端口“DOUT0”来模拟产生 PMW 脉宽调制信号，构成系统的控制量，经驱动电路驱动后控制电机运转。
霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。
在参数给定情况下，经PID 运算，电机可在控制量作用下，按给定转速闭环运转。
系统定时器定时1ms，作为系统采样基准时钟；测速中断用于测量电机转速。
直流电机闭环调速控制系统实验的参考程序流程图如下：四、实验步骤1．参照图 6.1-3 的流程图，编写实验程序，编译、链接。
2．按图6.1-2 接线，检查无误后开启设备电源，将编译链接好的程序装载到控制机中。
3．打开专用图形界面，运行程序，观察电机转速，分析其响应特性。
4．若不满意，改变参数：积分分离值Iband、比例系数KPP、积分系数KII、微分系数 KDD 的值后再观察其响应特性，选择一组较好的控制参数并记录下来。
5．注意：在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0 的状态应保持上次的状态。
当DOUT0 为1 时，直流电机将停止转动；当DOUT0 为0 时，直流电机将全速转动，如果长时间让直流电机全速转动，可能会导致电机单元出现故障，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0的排线拔掉或按系统复位键.五、心得体会此次实验是直流电机闭环调速控制系统的设计和实现，通过这次实验，让我了解了闭环调速控制系统的基本构成。
5v直流电机调速电路设计ad设计及其原理
5v直流电机调速电路设计ad设计及其原理
为了设计一个5V直流电机的调速电路，我们可以使用一个无刷直流电机（BLDC motor），以及一个电子调速器（ESC）来控制电机的转速。
基本原理是通过调整输入给电机的电压来改变电机的转速。
通常情况下，直流电机的转速与输入电压之间存在线性关系。
因此，我们可以通过调整输入电压的大小来实现对电机转速的调节。
以下是一个简单的5V直流电机调速电路设计及其原理：
1. 材料准备：
- 5V直流电机
- 电子调速器（ESC）
- Arduino或其他微控制器
- 电源（可选择5V电源）
2. 连接电机和电子调速器：
- 将电机的电源线连接到电源的正极，将电机的地线连接到电源的负极。
- 将电机的三个相线（A、B、C）连接到电子调速器的对应引脚。
3. 连接电子调速器和微控制器：
- 将电子调速器的信号线连接到微控制器的数字引脚。
这个信号线用于发送控制电机转速的指令。
4. 编程微控制器：
- 使用Arduino或其他微控制器来编写调速程序。
- 根据需要，使用PWM信号模拟模式或其他相应的驱动方式编程。
5. 控制电机转速：
- 在程序中，使用微控制器发送PWM信号控制电子调速器的输入电压。
通过调整PWM信号的占空比（即高电平持续时间占整个周期的比例）来调整电机的输出转速。
通过这样的设计，我们可以实现对5V直流电机的精确调速。
这种设计可以应用于许多需要对电机转速精确控制的场合，如机械设备、机器人、无人机等。
单片机课程设计PWM直流电动机调速控制系统方案
单片机原理及应用—— P W M直流电机调速控制系统概括直流电动机具有良好的启动性能和调速特性。
具有起动转矩大、调速平稳、经济大范围、调速容易、调速后效率高等特点。
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、霍尔测速电路和独立按键组成的电子产品组成。
电源采用78系列芯片，采用PWM波方式实现电机+5V、+15V调速，PWM为脉宽调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立的按键实现电机的启停、调速和转向的手动控制，LED实现测量数据（速度）的显示。
电机转速采用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机统计1秒内方波脉冲个数，计算电机转速，实现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显示屏; 51单片机目录摘要2摘要错误!未定义书签。
目录3第 1 章引言41.1 概述41.2 国外发展现状41.3 要求51.4 设计目的及6第 2 章项目论证与选择72.1 电机调速模块72.2 PWM调速工作模式72.3 PWM脉宽调制方式错误!未定义书签。
2.4 PWM 软件实现错误!未定义书签。
第三章系统硬件电路设计83.1 信号输入电路83.2 电机PWM驱动模块电路9第 4 章系统的软件设计104.1 单片机选型104.2 系统软件设计分析10第 5 章 MCU 系统集成调试135.1 PROTEUS 设计与仿真平台错误!未定义书签。
18传统开发流程对比错误!未定义书签。
第一章简介1.1 概述现代工业的电驱动一般要求部分或全部自动化，因此必须与各种控制元件组成的自动控制系统相联动，而电驱动可视为自动电驱动系统的简称。
在这个系统中，生产机械可以自动控制。
随着现代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动电驱动正朝着计算机控制的生产过程自动化方向发展。
以实现高速、高质量、高效率的生产。
在大多数集成自动化系统中，自动化电力牵引系统仍然是不可或缺的组成部分。
利用单片机控制直流电机调速系统设计
利用单片机控制直流电机调速系统设计一、本文概述随着现代工业技术的快速发展，直流电机调速系统在众多领域，如自动化生产线、航空航天、电动汽车等中得到了广泛应用。
为了满足日益增长的精确控制和高效节能需求，开发稳定可靠的直流电机调速系统显得至关重要。
单片机作为一种集成度高、功耗低、价格适中的微控制器，被广泛应用于各种控制系统。
因此，研究利用单片机控制直流电机调速系统的设计，不仅具有理论价值，更具有实际应用意义。
本文旨在探讨基于单片机的直流电机调速系统设计的关键技术和实现方法。
文章将介绍直流电机调速系统的基本原理和常见控制方法，为后续设计提供理论基础。
文章将详细阐述单片机选型、硬件电路设计、软件编程等关键环节，并分析其中的技术难点和解决方案。
通过实际案例的分析和实验验证，评估所设计系统的性能，并提出改进和优化建议。
本文的研究内容不仅有助于推动单片机在直流电机调速领域的应用发展，也为相关领域的工程技术人员提供了有益的参考和借鉴。
二、直流电机基础知识直流电机是一种将直流电能转换为机械能的设备，其工作原理基于安培定律和电磁感应。
直流电机主要由定子和转子两部分组成。
定子包括铁心和励磁绕组，它的作用是产生一个恒定的磁场。
转子包括电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等部分，它的作用是在定子产生的磁场中受力而转动。
直流电机的转速可以通过改变电枢电压、改变电枢电流或改变磁场强度来实现。
其中，改变电枢电压是最常用的调速方法。
通过调整电压的大小，可以控制电机的转速，从而实现对直流电机的精确控制。
直流电机还具有启动性能好、调速范围广、控制精度高等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
在单片机控制直流电机调速系统中，我们需要了解直流电机的这些基础知识，以便更好地设计和实现调速控制算法。
还需要考虑电机的额定电压、额定电流、额定功率等参数，以确保电机在正常工作范围内运行。
还需要考虑电机的散热问题，以避免因过热而损坏电机。
因此，在设计和实现单片机控制直流电机调速系统时，我们必须充分了解直流电机的基础知识和相关参数，以确保系统的稳定性和可靠性。
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计一、引言直流电机是工业中最常见的电动机之一，其工作原理简单，结构紧凑，控制方便，广泛应用于各行各业。
为了满足不同工况下的运行需求，需要设计一个自动调速系统来调整直流电机的转速。
本文将基于PWM控制方法设计一个直流电机自动调速系统。
二、系统设计1.系统结构直流电机自动调速系统的基本结构包括传感器、控制器、电源和执行器。
传感器用于检测电机的转速，控制器根据检测到的转速信号进行处理，并通过PWM控制方法调整电机的输入电压，从而实现自动调速。
2.传感器选择直流电机的转速检测一般使用霍尔效应传感器来实现。
霍尔传感器可以直接测量电机转子的位置，并根据位置变化来计算转速。
传感器输出的信号经过放大和处理后，可以作为控制器的输入信号。
3.控制器设计控制器是整个自动调速系统的核心部分。
控制器接收传感器的转速信号，并通过PID算法对电机的转速进行调节。
PID算法是一种经典的控制方法，可以根据当前的偏差、偏差变化率和偏差积分值来计算控制量。
在本系统中，控制器输出的控制量即为PWM信号。
4.PWM控制方法PWM（Pulse Width Modulation）控制方法是一种通过调整脉冲宽度来控制输出电压的方法。
在本系统中，PWM控制方法可以通过改变PWM信号的占空比来调整电机的输入电压。
当需要提高电机转速时，增加PWM信号的占空比；当需要降低电机转速时，减小PWM信号的占空比。
通过反馈控制，控制器可以根据实际转速信号不断调整PWM信号的占空比，从而实现电机的自动调速。
5.电源选择在直流电机自动调速系统中，电源需要提供稳定的直流电压以供电机正常工作。
一般可选择线性稳压器或开关稳压器来提供所需的直流电压。
在选择电源时，需要考虑电机的功率和电源的效率，以确保系统的稳定性和可靠性。
6.执行器选择执行器是将控制信号转换为实际操作的部分。
在直流电机自动调速系统中，执行器可选择光耦隔离器和驱动芯片来实现PWM信号控制。
PWM直流电机调速系统设计
PWM直流电机调速系统设计PWM（脉宽调制）直流电机调速系统设计是通过改变电机输入电压的有效值和频率，以控制电机转速的一种方法。
本文将介绍PWM直流电机调速系统的原理、设计过程和实施步骤。
一、PWM直流电机调速系统原理1.电机：PWM直流电机调速系统使用的电机一般是带有永磁励磁的直流电机，其转速与输入电压成正比。
2.传感器：传感器主要用于检测电机转速和转速反馈。
常用的传感器有霍尔传感器和编码器。
3.控制器：控制器通过接收传感器反馈信号，并与用户输入信号进行比较来调整电机输入电压。
控制器一般包括比较器、计数器、时钟和PWM 发生器。
4.功率电源：功率电源负责提供PWM信号的电源。
PWM直流电机调速系统的工作原理是：先将用户输入转速转化为电压信号，然后通过比较器将输入信号与传感器反馈信号进行比较，再将比较结果输入给计数器，由计数器根据输入信号的边沿通过时钟控制PWM发生器，最后通过功率电源提供PWM信号给电机。
二、PWM直流电机调速系统设计过程1.确定电机类型和参数：根据实际需要确定使用的直流电机类型和技术参数，包括额定电压、额定转速、功率等。
2.选择传感器：根据调速要求选择合适的传感器，常用的有霍尔传感器和编码器。
3.设计控制器：根据电机类型和传感器选择合适的控制器，设计比较器、计数器、时钟和PWM发生器电路，并进行连线连接。
4.设计功率电源：根据控制器和电机的电压和电流要求设计适当的功率电源电路。
5.总结设计参数：总结所选器件和电路的技术参数，确保设计完整。
三、PWM直流电机调速系统实施步骤1.进行电路连线：根据设计图将所选器件和电路进行连线连接，包括控制器、传感器、电机和功率电源。
2.进行参数调整：根据需要进行控制器参数的调整，如比较器的阈值、计数器的初始值等。
3.进行调速测试：连接电源后，通过用户输入信号和传感器反馈信号进行调速测试。
根据测试结果进行参数调整。
4.优化系统性能：根据测试结果优化系统性能，如改进控制器参数、调整电机参数等。
直流电机PWM调速控制系统设计
直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。
为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。
本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。
二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。
在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。
2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。
在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。
该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。
2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。
常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。
3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。
常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。
通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。
四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。
常见的控制算法有PID控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。
在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。
五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。
直流电机调速控制系统设计
直流电机调速控制系统设计1.引言直流电机调速控制系统是一种广泛应用于工业生产与生活中的电气控制系统。
通过对直流电机进行调速控制，可以实现对机械设备的精确控制，提高生产效率和能源利用率。
本文将介绍直流电机调速控制系统的设计原理、控制策略以及相关技术。
2.设计原理直流电机调速控制系统的基本原理是通过调整电压或电流来改变电机的转速。
在直流电机中，电压和电流与转速之间存在一定的关系。
通过改变电压或电流的大小，可以实现对电机转速的调节。
为了实现精确的调速控制，通常采用反馈控制的方式，通过测量电机转速，并与设定值进行比较，控制输出电压或电流，以达到期望的转速。
3.控制策略开环控制是指在没有反馈的情况下，直接控制输出电压或电流的大小，来实现对电机转速的调节。
开环控制的优点是简单、成本低，但缺点是无法考虑到外界的扰动和电机的非线性特性，使得控制精度较低。
闭环控制是指在有反馈的情况下，测量电机转速，并与设定值进行比较，控制输出电压或电流。
闭环控制的优点是能够考虑到外界的扰动和电机的非线性特性，提高控制精度。
常用的闭环控制策略有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
其中，PID控制是最为常用的一种控制策略，具有调节速度快、控制精度高的优点。
4.相关技术在直流电机调速控制系统的设计中，还需要用到一些相关的技术，如编码器、传感器和驱动器等。
编码器是一种测量旋转角度和速度的装置，可以用来测量电机的转速。
根据编码器的测量结果，可以对电机进行控制。
传感器可以用来检测电机的电流、电压和转速等参数，以获得电机的实时状态。
通过对这些参数的测量和分析，可以实现对电机转速的控制。
驱动器是将控制信号转换为电机运行的电路，可以根据输入的电压或电流信号控制电机的运行状态。
5.总结直流电机调速控制系统是一种重要的电气控制系统，可以实现对机械设备的精确控制。
在设计过程中，需要合理选择控制策略和相关技术，以实现期望的控制效果。
通过不断的研究和实践，可以进一步提高直流电机调速控制系统的性能和稳定性，满足不同领域的需求。
直流电机PWM调速系统的设计与仿真
直流电机PWM调速系统的设计与仿真一、引言直流电机是电力传动中最常用的一种电动机，具有调速范围广、响应快、结构简单等优点。
而PWM（脉宽调制）技术是一种有效的电机调速方法，可以通过改变占空比控制电机的转速。
本文将介绍直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。
二、建模分析1.直流电机的模型直流电机的数学模型包括电动势方程和电机转矩方程。
电动势方程描述电机的输出电动势与供电电压之间的关系，转矩方程描述电机的输出转矩与电机转速之间的关系。
2.PWM调速系统的控制策略PWM调速系统的控制策略主要包括PID控制和模糊控制两种方法。
PID控制是一种经典的控制方法，通过比较实际输出与期望输出，计算出控制量来调整系统。
模糊控制则是一种基于模糊逻辑的控制方法，通过模糊推理，将输入量映射为输出量。
三、电路设计1.电机驱动电路设计电机驱动电路主要由电流传感器、逆变器和滤波器组成。
电流传感器用于测量电机的电流，逆变器将直流电压转换为交流电压，滤波器用于消除电压中的高频噪声。
2.控制电路设计控制电路主要由控制器、比较器和PWM信号发生器组成。
控制器接收电机转速的反馈信号，并与期望转速进行比较，计算出控制量。
比较器将控制量与三角波进行比较，生成PWM信号。
PWM信号发生器将PWM信号转换为对应的脉宽调制信号。
四、仿真实验1.系统建模与参数设置根据直流电机的模型，建立MATLAB/Simulink仿真模型，并根据实际参数设置电机的转矩常数、转矩常数、电机阻抗等参数。
2.控制策略实现使用PID控制和模糊控制两种方法实现PWM调速系统的控制策略。
通过调节控制参数，比较不同控制方法在系统响应速度和稳定性上的差异。
3.仿真实验结果分析通过仿真实验，分析系统的静态误差、动态响应和稳定性等性能指标。
比较不同控制方法的优缺点，选择合适的控制方法。
五、结论本文介绍了直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。
PWM直流电机无级调速控制器设计资料
PWM直流电机无级调速控制器
【简要说明】
一、尺寸：长80mmX宽48mmX高38mm
二、主要芯片：KA3525
三、工作电压：直流8V~24V
四、额定工作电流3A以下
五、特点：
1、具有电源指示功能
2、实现对直流电机的无级调速
3、可控制一台直流电机
4、可间接控制直流电机调速
5、PWM信号输出
6、散热片可以更换
7、调制范围可从0-100％的调整
8、最低电流消耗约为35毫安。
最大峰值电流可以达到6A。
9、效率优于90％满负荷。
主意：如果要驱动大功率直流电机，可以更换芯片使用IGBT驱动直流电机。
适用场合：单片机学习、电子竞赛、产品开发、毕业设计。
【图片展示】
【原理图】
【占空比】
占空比（Duty Cycle）有如下含义：１)在一串脉冲串中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。
例如：脉冲宽度1μs，信号周期4μs的脉冲串，其占
空比为0.25。
在开关电源测试中，占空比的定义就属于这一类。
下面是占空比在其它场合的定义，供参考 2)在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。
在CVSD调制（continuously variable slope delta modulation）中，比特“1”的平均比例（未完成）。
３)在周期型的现象中，现象发生的时间与总时间的比。
4)负载周期在中文成语中有句话可以形容：“三天打鱼，两天晒网”，则负载周期为0.60, 暨：三天/(三天+二天) = 3/(3+2) = 0.6。
【图片展示】。
小直流电机调速控制设计
小直流电机调速实验1．实验目的：掌握用单片机数控直流电机的速度。
2．实验内容利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节。
3. 实验接线图：4．实验步骤：（1），将JX2接JX0，CS5接FF80H，AOUT接DJ；（2），运行程序，数码管上显示DJ--XX，数码管最后二位上显示的数字量不断加大或减小，电机速度也随之不断加快或减慢。
5．程序清单：（1）汇编代码程序（E:\DJ51\598K5ASM\HW21.ASM）ORG 0000HLJMP SE13ORG 05E0HSE13:MOV SP,#53HMOV P2,#0ffhMOV A,#81HMOV DPTR,#0FF23HMOVX @DPTR,AMOV 7EH,#0DHMOV 7DH,#14HMOV 7CH,#15HMOV 7BH,#15HLO20:MOV R6,#20HLO21:MOV DPTR,#0FF80HMOVX @DPTR,AMOV R0,#79HLCALL PTDSLCALL SSEEMOV R2,#08HLCALL DELYAINC R6CJNE R6,#0FFH,LO21 LO22:MOV DPTR,#0FF80H DEC R6MOV A,R6MOVX @DPTR,AMOV R0,#79HLCALL PTDSLCALL SSEEMOV R2,#08HLCALL DELYACJNE R6,#20H,LO22SJMP LO20ORG 0620HPTDS:MOV R1,ALCALL PTDS1MOV A,R1SWAP APTDS1: ANL A,#0FHMOV @R0,AINC R0RETORG 0D50HSSEE:SETB RS1MOV R5,#05HSSE2:MOV 30H,#20HMOV 31H,#7EHMOV R7,#06HSSE1:MOV R1,#20HMOV A,30HCPL AMOVX @R1,AMOV R0,31HMOV A,@R0MOV DPTR,#DDFFMOVC A,@A+DPTRMOV R1,#21HMOV A,30HRR AMOV 30H,ADEC 31HMOV A,#0FFHMOVX @R1,ADJNZ R7,SSE1DJNZ R5,SSE2CLR RS1RETDDFF:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,89H,0DEH,0F1H,0BFH DELYA:PUSH 02HDELYB:PUSH 02HDELYC:PUSH 02HDELYD:DJNZ R2,DELYDLCALL SSEEPOP 02HDJNZ R2,DELYCPOP 02HDJNZ R2,DELYBPOP 02HDJNZ R2,DELYARETEND（2）C代码程序(E:\DJ51\51C\HW21.C)#include<reg51.h>#include<absacc.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define com8255 XBYTE[0xff23]#define pa8255 XBYTE[0xff20]#define pb8255 XBYTE[0xff21]#define da0832 XBYTE[0xff80]Uchar code table[20]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xFF,0x0C,0xF1,0xBF};void delay(unsigned int i){unsigned int j,k;for(k=0;k<i;k++)for(j=0;j<100;j++);}void display(uchar idata *p){ uchar d=2;com8255=0x81;while(d--){uchar x=6,y=0x20;y=~y;for(x=0;x<6;x++) //led display{pb8255=table[*(p+x)];pa8255=y;delay(2);y=_cror_(y,1);}}}void main(void){ uchar idata disbuf[6]={0x0d,0x12,0x13,0x13,0x05,0x05};uchar m,n,temp,t=0x0f;while(1){for(m=20;m<=254;m++) //0.1----5v{da0832=m;temp=m;n=m;m=m&t; //low 4 bitdisbuf[5]=m;n=n>>4; //high 4 bitdisbuf[4]=n;display(disbuf);display(disbuf);display(disbuf);//delay(2);m=temp;}for(m=255;m>=20;m--) //5----0.1vwhile(m--){da0832=m;temp=m;n=m;m=m&t; //low 4 bitdisbuf[5]=m;n=n>>4; //high 4 bitdisbuf[4]=n;display(disbuf);display(disbuf);display(disbuf);delay(2);m=temp;}}}。
自适应模糊pid直流无刷电机调速系统设计
自适应模糊PID直流无刷电机调速系统设计1. 概述在现代工业生产中，电机调速系统的设计和应用已成为一个重要的研究课题。
直流无刷电机具有体积小、效率高、响应快等优点，被广泛应用于各种领域。
而PID控制器作为一种经典的控制器，具有稳定性好、鲁棒性强等特点。
然而，传统PID控制器在面对系统参数变化、非线性系统等问题时存在一定局限性。
本文提出了一种自适应模糊PID直流无刷电机调速系统设计，旨在提高控制系统的鲁棒性和适应性。
2. 直流无刷电机调速系统的基本结构直流无刷电机调速系统通常由电机、传感器、控制器和执行机构等组成。
其中，控制器起着决定性的作用，它接收传感器反馈的信息，并根据事先设定的控制策略调节执行机构，从而实现对电机速度的精确控制。
常见的控制器包括PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等。
3. 自适应模糊PID控制器的原理自适应模糊PID控制器是一种结合了模糊控制和PID控制的新型控制器。
它可以根据系统的实时状态和参数变化，自动调整控制参数，从而提高控制系统对变化环境的适应能力。
其基本原理是将模糊逻辑推理和PID控制相结合，通过模糊化、模糊推理和解模糊等过程，得到控制量的输出，并根据输出调整PID控制器的参数，使控制系统更加灵活和鲁棒。
4. 自适应模糊PID直流无刷电机调速系统设计在设计自适应模糊PID直流无刷电机调速系统时，首先需要对电机和传感器进行建模和参数识别，以获取系统的动态特性和非线性特性。
根据系统的特性和要求，设计模糊控制器的模糊集、模糊规则库和解模糊方法，确定模糊控制的范围和边界。
接下来，结合PID控制器的特点和系统的动态响应，设计合适的PID参数整定方法，并将PID控制器与模糊控制器相结合，形成自适应模糊PID控制器。
通过仿真和实验验证，对系统的性能进行评估和优化。
5. 实验结果与分析通过对自适应模糊PID直流无刷电机调速系统的设计和实验，我们得到了以下实验结果和分析：(1) 自适应模糊PID控制器能够有效地克服系统参数变化和非线性因素的影响，使系统具有更好的鲁棒性和适应性。
PWM控制的直流电动机调速系统设计
PWM控制的直流电动机调速系统设计PWM（脉宽调制）控制的直流电动机调速系统是一种常用于工业和家用电机控制的方法。
它可以通过调整输出脉冲宽度来控制电机的转速。
本文将详细介绍PWM控制的直流电动机调速系统的设计原理和步骤。
一、设计目标本文所设计的PWM控制的直流电动机调速系统的设计目标如下：1.实现电机的精确转速控制。
2.提供多种转速档位选择。
3.实现反转功能。
4.提供过载保护功能。
二、设计原理具体的设计原理如下：1.产生PWM信号：使用微控制器或单片机的计时器/计数器模块来产生固定频率的脉冲信号，频率一般选择在20kHz左右。
通过调整计时器的计数值来改变脉冲的宽度，从而实现不同的电机转速。
2.控制电机转速：将微控制器或单片机的PWM输出信号经过电平转换电路后，接入电机的电源线，通过控制PWM信号的高电平时间来控制电机的转速。
3.实现不同的转速档位选择：通过增加多个PWM信号输出通道，可以实现多个转速档位的选择。
通过选择不同的PWM信号输出通道，可以实现不同的转速设定。
4.实现反转功能：通过改变PWM信号的极性可以实现电机的正转和反转操作。
正转时，PWM信号的高电平时间大于低电平时间；反转时，PWM信号的高电平时间小于低电平时间。
5.过载保护功能：通过添加电机负载的电流检测电路和电流限制功能，可以实现对电机过载时的自动保护。
三、设计步骤1.确定电机的额定电压和额定转速。
2.选择合适的微控制器或单片机作为控制核心，并编写PWM信号产生程序。
3.选择合适的驱动电路，将PWM信号转换成电机所需的电流和电压。
常用的驱动电路有H桥驱动电路和MOSFET驱动电路。
4.搭建电路原型，并进行电路调试和测试。
5.编写控制程序，实现转速档位选择、反转和过载保护功能。
6.进行系统整合和调试，确保系统的各项功能正常。
7.进行性能测试，并根据测试结果对系统进行调整和优化。
8.最后对系统进行稳定性测试，并记录测试结果。
四、总结本文详细介绍了PWM控制的直流电动机调速系统的设计原理和步骤。
直流电机调速控制系统设计
成绩电气控制与PLC课程设计说明书直流电机调速控制系统设计.Translate DC motor speed Control system design学生王杰学号学院班级信电工程学院13自动化专业名称电气工程及其自动化指导教师肖理庆2016年6月14日目录1 ××11.1 ××××××11.1.1 ××××错误!未定义书签。
1.1.2 ××××1……1.2 ××××××11.2.1 ××××8……2 ×××××82.1 ××××××102.1.1 ××××10……3 ×××××123.1 ××××××123.1.1 ××××12……参考文献13附录14附录114附录2141 直流电机调速控制系统模型1.1 直流调速系统的主导调速方法根据直流电动机的基础知识可知，直流电动机的电枢电压的平衡方程为：R I E U a +=式(1.1)公式中：U 为电枢电压；E 为电枢电动势；R I a 为电枢电流与电阻乘积。
由于电枢反电势为电路感应电动势，故：n C E φe =式(1.2)式中：e C 为电动势常数；φ为磁通势；n 为转速。
由此得到转速特性方程如下：φe a C R I U /)(n -=式(1.3)由式（1.3）可以看出,调节直流电动机的转速有以下三种方法：1.改变电枢回路的电阻R ——电枢回路串电阻调速。
直流电机调速控制和测速系统设计
直流电机调速控制和测速系统设计摘要：直流型的电机得性能在电机结构中有着较好的优势，由于时代的持续进步，与直流电机相关的使用频率也变得更高。
然而，以往的直流电机工作性质与所面临得运转问题息息相关，怎样对转速进行合理管控就变成了直流电机发展和应用期间存在的困难。
而直流电机控制系统的产生，可以较好的处理该方面的情况，不仅能够增强直流电机的平稳程度和精准程度，还可以合理管控直流电机的运行速度，从而达到我国对相关设备的应用标准。
基于此，本文重点分析了直流电机调速控制的方式，进一步对测速系统进行设计，以供相关人员参考。
关键词：直流电机；调速控制；测速系统目前，直流发电机的应用非常广泛，在自动化装备领域中，其内蓄电池内部都配置有相应的直流发电机，保证在断电的情况下起到一定的发电机组的润滑作用。
而直流电动机在启动时，其所用的电流量会增大很多，造成一定的冲击力，这种冲击力会造成一定的影响，比如充电器出现损坏、短路等，这些故障的产生都会使得发电设备无法正常运转。
因此，为了解决我国在有关这方面的控制技术上存在的问题，需要对调速与测速系统进行控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性。
1电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变。
而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。
在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢。
整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。
当脉冲信号输送工作时，另一端会通过开展低电平的模式来进行应用，这时的直流电机会呈现为正转状态，反之亦然。
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电子技术课程设计报告
直流电机调速控制器设计
姓名：
学号：
专业班级：
指导老师：
所在学院：电气工程与自动化学院
2010年6月23号
摘要
直流电机在对调速和启动要求较高的场合应用广泛，并且具有交流电机不具有的特性，如启动转矩大、调速方法多、调速性能好。
但是，传统直流电机串电阻调速方法，即不能实现无级调速，又造成部分电能浪费等不足。
本设计便是基于以上调速的缺点，利用NE555时基电路构成一个占空比可调的多谐振荡器，产生PWM波，通过电位器调节占空比，以此达到无级调节电机转速的目的，以及实现节能减排的目标。
本电路设计的电路图由protel画制，电源模块由proteous仿真通过，其余各单元电路由multism 10.1仿真通过，并且各项指标符合预期设计的要求.
目录
摘要 (2)
目录 (3)
一、概述 (1)
1.1设计要求 (1)
1.2设计目的 (1)
二、系统总体方案 (1)
系统的组成 (1)
系统框图 (2)
三、各部分功能模块设计 (2)
3.1 电源模块 (2)
3.2 PWM波产生模块 (3)
换向模块 (7)
四、系统电路总原理图 (8)
五、元器件清单； (9)
六、设计总结 (9)
附录 (10)
参考文献 (10)
一、概述
1.1设计要求
利用7805制作一个纹波较小的直流稳压电源；
利用ne555产生占空比可调的PWM波；
实现电机正反转，并显示正反转；
占空比连续可调，并尽可能扩大调节范围；
1.2设计目的
学习课程设计的一般方法，会利用所学基本知识设计制作电路模板，掌握焊接、调试、检查实物电路的方法；
进一步了解芯片7805、NE555结构与原理，以及其基本应用电路；
二、系统总体方案
系统的组成
系统包括直流电源模块，PWM波产生模块，换向模块。
系统框图
三、各部分功能模块设计
3.1 电源模块
如图3.1首先通过变压器把生活用电交流220V降为交流12V，其次经由四个IN4007构成的桥式整流电路变为幅值变化直流电，再经电容滤波变为幅值变化较小的直流电，又利用直流稳压器7805使输出为稳定的+5V，最后经电容滤波，输出纹波较小的+5V直流电压源。
图3.1
电源性能参数
Ω
=+=097.001.50Rs V
U
3.2 PWM 波产生模块
（1）NE555内部结构原理
图3.2 NE555引脚图
图3.3 NE555内部结构图
555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。
虚线边沿标注的数字为管脚号。
其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V —3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。
（2）555定时器工作时过程分析如下：
5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。
当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。
当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。
当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。
当VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。
（3）PWM波产生原理
图1所示电路形式，电路利用D1,D2单向导电特性将电容器C充，放电回路分开，再加上电位器调节，变构成了占空比可调的多谐振荡器。
图中，Vcc通过RA，D1向电容充电，充电的时间为
≈
7.0
C
RA
tPH*
电容器C通过D2，RB及555中的BJT放电，放电时间为
7.0
≈
tPL*
C
RB
因而，振荡频率为
/(
)
.1
+
=
43
1+
≈
RB
/(
RA
C
f*)
tPH
tPL
可见，这种振荡器输出波形的占空比为
RA
(%RB
RA
=
q+
100
%
*
))
/(
(
图3.4
图3.4 占空比可调的方波发生器电路图
图3.5 电位器调到10%时的输出波形，此波形接近直流，
此时，0 tPL
图3.6
图3.6为电位器100%时输出波形换向模块
利用多路开关，构成简单的手动换向器，
图3.7 换向器接线图
四、系统电路总原理图
图4.1
五、元器件清单；
六、设计总结
PWM波直流电机调速应用展望。
由于PWM波调速直流电机具有无级调速、节能的优点。
因此可以增加驱动级带动大型直流电机，应用于工业控制，以达到精确控制。
通过这次课程设计，加深了自己对电子设计与制作一般方法过程的了解与认识，以及模拟电子基本元器件实物的识别与应用，并且学会了如何把课本知识运用于实际设计制作，也在忙绿的过程中体会了制作东西的快乐。
附录
参考文献
《电子技术基础》（模拟部分）第四版，康华光编，高等教育出版社《电子技术基础》（数字部分）第四版，康华光编，高等教育出版社《模拟电子技术基础》艾永乐等编，中国电力出版社2008年8月。