直流伺服电机系统设计研究
无刷直流电机伺服控制系统的研究与设计概要
机电一体化技术无刷直流电机伺服控制系统的研究与设计邱向荣,陈炽坤(华南理工大学,广东广州510640Research and Design of Brushless DC Motor Servo Cont rol SystemQIU Xiang rong ,CHEN Chi kun(South China University of Technology ,Guangzhou 510640,China摘要:介绍了一种基于DSP 的无刷直流电机伺服控制系统,简述了实现该控制系统的软件和硬件设计方案及控制策略。
实验证明,系统高速范围宽,控制性能好,该方案是行之有效的。
关键词:无刷直流电机;DSP ;伺服控制系统中图分类号:TP391.73文献标识码:A文章编号:10012257(200508002802收稿日期:20050401Abstract :This paper p resent s bushless DC mo 2tor servocont rol system based on DSP ,t hen makes a brief about control st rategy and design scheme of software and hardware t hat realizes t his cont rol system.It is p roved by experiment t hat system has wide high speed range and good cont rol property ,so it is effective.K ey w ords :BLDCM ;DSP ;servocont rol system0引言无刷直流电机具有简单的电压和电流关系式,控制算法和功率放大器都比较简单,同时具有运行效率高和调速性能好等诸多优点。
此外,借助于霍尔元件实现换相的无刷直流电机又避免了直流电机因电刷而引起的各种缺陷。
直流伺服电机控制系统设计
电子信息与电气工程系课程设计报告设计题目：直流伺服电机控制系统设计系别：电子信息与电气工程系年级专业：学号：学生姓名：2006级自动化专业《计算机控制技术》课程设计任务书摘要随着集成电路技术的飞速发展，微控制器在伺服控制系统普遍应用，这种数字伺服系统的性能可以大大超过模拟伺服系统。
数字伺服系统可以实现高精度的位置控制、速度跟踪，可以随意地改变控制方式。
单片机和DSP在伺服电机控制中得到了广泛地应用，用单片机作为控制器的数字伺服控制系统，有体积小、可靠性高、经济性好等明显优点。
本设计研究的直流伺服电机控制系统即以单片机作为核心部件,主要是单片机为控制核心通过软硬件结合的方式对直流伺服电机转速实现开环控制。
对于伺服电机的闭环控制，采用PID控制，利用MATLAB软件对单位阶跃输入响应的PID 校正动态模拟仿真，研究PID控制作用以及PID各参数值对控制系统的影响，通过试凑法得到最佳PID参数。
同时能更深度地掌握在自动控制领域应用极为广泛的MATLAB软件。
关键词：单片机直流伺服电机 PID MATLAB目录1.引言 ...................................................... 错误!未定义书签。
2．单片机控制系统硬件组成.................................... 错误!未定义书签。
微控制器................................................ 错误!未定义书签。
DAC0808转换器.......................................... 错误!未定义书签。
运算放大器............................................... 错误!未定义书签。
按键输入和显示模块....................................... 错误!未定义书签。
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论1. 引言永磁直流伺服电机调速系统是现代工业自动化控制领域中的重要组成部分。
随着科技的发展和工业自动化水平的提高，对精密控制和高效能的需求越来越迫切。
永磁直流伺服电机调速系统可以实现对电机的精确控制，具有响应速度快、控制精度高、负载适应能力强等优点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
本课程设计将围绕永磁直流伺服电机调速系统展开，通过对系统的建模、参数设计、控制策略选择等方面的研究，旨在使学生深入了解和掌握永磁直流伺服电机调速系统的原理和应用。
2. 研究背景在工业生产过程中，对电机的调速要求越来越高。
传统的直流电机调速系统存在着调速范围窄、调速精度低、响应速度慢等问题。
而永磁直流伺服电机调速系统则具有调速范围宽、调速精度高、响应速度快等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
永磁直流伺服电机调速系统的研究涉及到电机控制、信号处理、控制策略等多个领域的知识。
通过对系统的建模和仿真分析，可以更好地理解系统的工作原理和特性，并优化系统的控制策略，提高系统的控制性能。
3. 课程设计目标本课程设计的主要目标是使学生掌握永磁直流伺服电机调速系统的原理和应用，具体包括以下几个方面的内容：•了解永磁直流伺服电机调速系统的基本原理和组成结构；•掌握永磁直流伺服电机的数学建模方法；•熟悉永磁直流伺服电机的参数设计和性能分析方法；•理解不同的控制策略，并能根据实际需求选择合适的控制策略；•能够进行永磁直流伺服电机调速系统的仿真和实验。
通过本课程设计的学习，学生将能够掌握永磁直流伺服电机调速系统的设计和调试技能，并能够应用于实际工程项目中。
4. 课程设计内容本课程设计主要包括以下几个内容：4.1 永磁直流伺服电机调速系统的基本原理和组成结构介绍永磁直流伺服电机调速系统的基本原理，包括电机的工作原理、系统的组成结构和工作流程等。
4.2 永磁直流伺服电机的数学建模方法介绍永磁直流伺服电机的数学建模方法，包括电机的动态方程、电机参数的确定和电机模型的建立等。
数字式直流伺服系统的研究与设计
工学硕士学位论文数字式直流伺服系统的研究与设计赖九才哈尔滨工业大学2008年6月国内图书分类号：TM151.3国际图书分类号：621.3工学硕士学位论文数字式直流伺服系统的研究与设计硕士研究生：赖九才导师：张东来教授副导师：熊世辉工程师申请学位：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TM151.3U.D.C: 621.3Dissertation for the Master Degree of Engineering RESEARCH AND DESIGN OF DIGITALDC SERVO SYSTEMCandidate:LaiJiucaiSupervisor:Prof. Zhang Donglai Associate Supervisor:XiongShihui Engineer Academic Degree Applied for:Master of Engineering Specialty: Power Electronic and MotionControlAffiliation: Shenzhen Graduate School Date of Defence:June, 2008Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I-摘 要直流伺服控制系统在现代工业生产中起着重要作用。
随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展，直流伺服控制系统朝着数字化、模块化和智能化的方向发展。
随着DSP 价格的下降，DSP 正由高端电机控制领域向整个电机市场扩张。
TMS320F2808是TI 公司推出的一款专门用于控制领域的DSP ，广泛运用于电机控制领域。
本文以运动控制的工程需求为背景，为了满足工业生产中对伺服驱动器精度高和体积小的要求，构建了基于TMS320F2808的全数字直流伺服驱动系统。
电机伺服控制系统的研究与开发
1.总体设计思想该系统是针对直流电动机开发设计的智能控制器。
包括人机交互界面（键盘跟LCD显示器）、主MCU控制模块以及电机驱动三大部分。
该系统的主要功能是实现电机的速度伺服控制。
首先通过键盘输入标准速度，两个电机都将以此速度为标准进行调速，电机在运行过程中将一直保持此速度匀速前进，如果由于外界条件的变化使得电机速度发生变化，该控制系统将自动进行调速，直到达到标准速度为止。
电机在运行过程中将运行状况实时显示在LCD上，直观清晰。
整个系统采用的是闭环控制，对数据的处理也是采用实时计算的方法，能够适应各种不同的外界条件。
电路采用高速微处理器实现智能控制，内建PI运动控制数字模型，可控制电机的转速转向以及行驶距离，功能齐全，集成度高，体积小，工作稳定可靠，能为电机运动精密控制方面提供完整的解决方案。
既可作为运动系统的智能驱动模块使用，也可单独对运动系统的各种运动功能进行精确的控制。
根据对控制系统的基本要求，做出如图1的系统设计方案。
图1：系统结构图2．各模块方案选择与论证2.1 MCU的选择方案一.采用FPGA（现场可编程门列阵）作为系统的控制器FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。
FPGA采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。
但是，FPGA的成本相对较高，同时本系统用到各种延时程序，FPGA的编程难度较大，同时由于芯片的引脚教多，实现硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。
方案二.采用DSP控制器TMS320LF247芯片作为DSP控制器24x一族TMS320LF24x系列的新成员，是TMS320C2000平台下的一种定点DSP芯片，几种先进的外设被集成到芯片内，形成了真正的单芯片控制器，是一种低成本，低功耗，功能强大的电机运动数字化控制升级产品。
直流伺服系统设计
02 直流伺服系统设计基础
CHAPTER
电机选择
根据系统需求选择合适的电机 类型，如无刷直流电机、有刷 直流电机等。
考虑电机的扭矩、转速、尺寸 和重量等参数，以确保电机能 够满足系统性能要求。
考虑电机的效率和温升，以降 低能耗和提高系统稳定性。
驱动器设计
根据电机类型和系统需求，设计合适的驱动器电路，包括电源、控制信号、保护电 路等。
工作原理
控制器
控制器是直流伺服系统的核心部 分，负责接收指令信号，并与电 机反馈信号进行比较，根据比较
结果输出控制信号。
电机
直流电机是系统的执行元件，根据 控制信号调整电机的输入电流或电 压，从而实现精确的运动控制。
反馈装置
为了实现精确控制，直流伺服系统 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ常配备位置、速度或力矩传感器 等反馈装置，将实际运动状态反馈 给控制器。
霍尔编码器
霍尔编码器也具有较高的测量精度和可靠性，适用于对测量精度 要求较高的应用。
磁编码器
磁编码器利用磁场变化来测量转速和位置，具有较小的体积和较 高的测量精度。
控制器
1 2
微控制器
微控制器是伺服控制系统的核心，负责接收输入 信号、计算输出信号并控制伺服系统的运行。
数字信号处理器
数字信号处理器具有较高的计算能力和数据处理 能力，适用于对计算能力要求较高的应用。
3
可编程逻辑控制器
可编程逻辑控制器适用于需要自动化控制和逻辑 运算的应用，具有较好的可靠性和稳定性。
驱动器
晶体管驱动器
晶体管驱动器利用晶体管的开关特性 来控制电流的通断，具有较快的响应 速度和较大的输出电流。
继电器驱动器
继电器驱动器利用继电器的触点开关 来控制电流的通断，适用于对输出电 流要求较低的应用。
直流电机伺服系统实验指导及实验报告
一种直流伺服电机驱动器的设计
一、DSC简介
数字信号控制器（DSC）是一种专为电机控制而设计的控制器，具有处理速度 快、精度高、可靠性强等优点。DSC能够实现对电机的精确控制，包括速度、 位置、扭矩等参数，是实现无刷直流伺服电机驱动器设计的重要工具。
二、无刷直流伺服电机驱动器设 计
1、硬件设计
基于DSC的无刷直流伺服电机驱动器硬件设计主要包括功率电路、控制电路和 传感器电路三部分。其中，功率电路负责将DSC输出的数字信号转换为能够驱 动电机的电压和电流；控制电路则负责对电机的速度、位置等进行实时监测和 控制；传感器电路则负责采集电机的运行状态信息，为控制电路提供反馈。
设计理念
直流伺服电机驱动器的设计理念主要包括高性能、高可靠性、低成本和低功耗。 为了满足这些要求，我们在设计过程中采用了以下策略：选用高性能的元器件， 提高电路的集成度，优化散热设计，以及采用低功耗的芯片和器件。
技术方案
本次演示所介绍的直流伺服电机驱动器基于脉宽调制（PWM）技术，采用智能 功率模块（IPM）作为功率器件。PWM技术可以精确控制电机的转速和位置， 同时IPM具有高可靠性和高集成度，能够满足高性能驱动的要求。
2、软件设计
软件设计是无刷直流伺服电机驱动器设计的核心部分，主要包括电机控制算法 和通信接口两部分。其中，电机控制算法是实现电机精确控制的关键，包括 PID控制、模糊控制等；通信接口则负责与上位机进行数据交换，实现远程控 制和监测。
三、无刷直流伺服电机驱动器研 究
1、性能研究
通过对无刷直流伺服电机驱动器的性能进行测试和分析，可以了解其响应速度、 控制精度、负载能力等方面的性能表现。通过对比不同设计方案和参数调整， 可以找到最优化的设计方案，提高电机的性能、效率及可靠性。
在原理图设计方面，我们采用了先进的PWM控制器和IPM模块，同时加入了电 流和电压采样电路，以便实时监测电机运行状态。此外，我们还设计了驱动电 路和保护电路，以确保电机在异常情况下能够得到有效保护。
直流伺服电机控制系统设计
摘要随着自动控制技术与计算机科学技术的快速发展，制造业领域已大量采用计算机技术进行自动控制，这使制造业各个领域的成果，效率和质量得到大幅度提高。
各种微机控制系统在基本构造上是类同的，主要由微机控制器，被控对象与接口电路（输入，输出及驱动接口电路）组成。
根据被控对象的不同，微机控制系统又分为闭环控制系统（反馈控制输出信号的大小）与开环控制系统，学好“计算机课程设计”是掌握微机控制系统原理与技术的基础；而“直流伺服电机控制系统设计”是巩固，深化，掌握本门课程知识不可缺少的重要环节。
通过本次课程设计加深对《计算机控制技术》的理解和掌握。
在设计程序的过程中，广泛的查阅相关资料，如各类中断的作用和调用方式,屏幕显示等等，通过实践来加深对理论知识的理解，同时将自己对这门技术的理解应用在电动机控制的设计当中，理论与实践相互融合、相互促进，提高自己的理论水平和实践能力。
直流电机就是将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。
直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。
运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换风气和风扇等组成关键词计算机控制技术；微机控制系统；电动机控制；仿真With the rapid development of automatic control technology and computer science and technology, the manufacturing sector has been substantial use of computer technology for automatic control, which makes the manufacturing fields of achievement, efficiency and quality greatly improved. According to the different controlled objects, microcomputer control system is divided into a closed loop control system (feedback control the size of the output signal) and open-loop control system, to learn the "computer" course design is the foundation to master the principle and technology of computer control system; and the "design" DC servo motor control system is to consolidate, deepen, important to master the course knowledge essential.Through the curriculum design of “ computer control technology ” to understand and master. During the design process, extensive access to relevant information, such as the role and calls the way various interrupt, screen display and so on, through the practice to deepen the understanding of theoretical knowledge, will also be on this door technology understanding applied in the design of motor control, theory and practice of mutual integration, mutual promotion, improve their theoretical level and practical ability.Key words Computer control technology; Microcomputer control system; Motor control;Simulation摘要 (2)1课程设计题目 (4)2设计内容 (4)2.1设计任务 (4)2.2系统的工作原理 (4)3设计步骤 (5)3.1总体方案设计 (5)3.2控制系统的建模和数字控制器设计 (6)3.3硬件的设计和实现 (9)3.4软件设计 (14)4心得体会 (20)5参考文献 (21)1．课程设计题目1.1题目：直流伺服电机控制系统设计2．设计内容2.1设计任务课程设计对象是直流伺服电机实验台，设计一个计算机控制的直流伺服电机控制系统。
无刷直流电机伺服控制系统的研究与设计的开题报告
无刷直流电机伺服控制系统的研究与设计的开题报告一、选题的背景和意义随着科学技术的不断发展，机械制造业、电子工程等领域的进步越来越快，无刷直流电机伺服控制系统也越来越受到重视。
无刷直流电机是以永磁体为转子，通过电子换向电路控制转子运动的一种电机类型。
与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机具有结构简单、效率高、寿命长以及噪音小等优点，因此在电动车、家电、工业自动化、机器人等领域得到广泛的应用。
伺服控制系统是指对运动目标进行追踪或者保持某种特定状态的控制系统，通常由传感器、控制器和执行器组成。
伺服控制系统在工业生产过程中，可以准确控制各种机械设备的位置、速度、角度等参数，有效提高了生产效率和质量。
因此，研究和设计一种高效可靠的无刷直流电机伺服控制系统，对于提高机械设备的运动精度和控制精度，优化生产效率和降低生产成本具有重要意义。
二、研究的内容和目标本课题主要研究和设计一种基于单片机的无刷直流电机伺服控制系统，主要包括以下内容：（1）大力率无刷直流电机的选型和参数配置，包括电机的额定电压、额定电流、转速和转矩等参数；（2）搭建无刷直流电机伺服控制系统实验平台，包括硬件设计和软件设计，主要包括控制器、电机驱动器、传感器等部分。
（3）进行无刷直流电机伺服控制系统的调试和优化，包括调试控制器的参数、设置伺服控制系统的PID参数、优化电机驱动器，使得控制系统具有更高的精度和可靠性。
三、研究的方法和步骤本研究采用以下的方法和步骤进行：（1）文献综述。
通过查阅相关的文献，了解无刷直流电机伺服控制系统的基本原理、组成结构和应用领域等方面的知识和经验，为后续的设计和分析提供理论基础。
（2）选型和参数配置。
根据实验要求，选择适合的无刷直流电机，配置相关参数。
（3）硬件设计。
搭建无刷直流电机伺服控制系统的实验平台，包括控制器、电机驱动器、传感器等部分。
（4）软件设计。
编写控制器程序，配置伺服控制系统的PID参数，进行控制器调试和优化。
直流伺服电机控制系统设计
电子信息与电气工程系课程设计报告设计题目：直流伺服电机控制系统设计系别：电子信息与电气工程系年级专业：学号：学生姓名：2006级自动化专业《计算机控制技术》课程设计任务书摘要随着集成电路技术的飞速发展，微控制器在伺服控制系统普遍应用，这种数字伺服系统的性能可以大大超过模拟伺服系统。
数字伺服系统可以实现高精度的位置控制、速度跟踪，可以随意地改变控制方式。
单片机和DSP在伺服电机控制中得到了广泛地应用，用单片机作为控制器的数字伺服控制系统，有体积小、可靠性高、经济性好等明显优点。
本设计研究的直流伺服电机控制系统即以单片机作为核心部件,主要是单片机为控制核心通过软硬件结合的方式对直流伺服电机转速实现开环控制。
对于伺服电机的闭环控制，采用PID控制，利用MATLAB软件对单位阶跃输入响应的PID 校正动态模拟仿真，研究PID控制作用以及PID各参数值对控制系统的影响，通过试凑法得到最佳PID参数。
同时能更深度地掌握在自动控制领域应用极为广泛的MATLAB软件。
关键词：单片机直流伺服电机PID MATLAB目录1.引言 (6)2．单片机控制系统硬件组成 (7)2.1 微控制器 (7)2.2 DAC0808转换器 (8)2.3运算放大器 (8)2.4按键输入和显示模块 (9)2.4.1 按键输入 (9)2.4.2 显示模块 (9)2.5 直流伺服电动机 (9)3.单片机控制系统软件设计 (10)3.1主程序 (10)3.2键盘处理子程序 (11)4.控制系统原理图及仿真 (12)4.1控制系统方框图 (12)4.2控制系统电路原理图 (13)4.3 Proteus仿真结果 (14)5.Simulink组件对直流伺服控制系统的仿真 (15)5.1 MATLAB与Simulink简介 (15)5.1.1 MATLAB简介 (15)5.1.2 Simulink简介 (15)5.2 直流伺服电机数学模型 (15)5.3 系统Simulink模型及时域特性仿真 (16)5.3.1 开环系统Simulink模型及仿真 (16)5.3.2 单位负反馈系统Simulink模型及仿真 (17)5.4 PID校正 (18)5.4.1 PID参数的凑试法确定 (18)5.4.2 比例控制器校正 (19)5.4.3 比例积分控制器校正 (21)5.4.4 PID控制器校正 (23)6．小结 (26)参考文献 (26)附录 (27)1.引言本设计的单片机控制直流伺服电机系统是一个开环的自动控制系统控制系统。
直流伺服电机控制系统的研究
直流伺服电机控制系统的研究【摘要】采用一片A VR—Atmega48单片机作为整个系统的控制核心，不仅输出伺服电机的PWM控制信号，而且运用内部集成的模数转换器将外部模拟电压控制信号转换为数字信号。
运用伺服电机的电机控制器：SERIES- MCDC2805，与MEGE 48单片机一起完成电机的控制任务。
最后采用OCMJ-4X8LCD液晶作为这个系统的显示部分。
【关键词】伺服电动机；单片机；LCD；实时显示引言伺服电动机又称为执行电动机，在自动控制系统中作为执行元件，它将输入的电压信号变换成转轴的角位移或角速度输出。
输入的电压信号又称为控制信号或电压信号。
改变控制电压可以变更伺服电动机的转速及转向。
为了满足生产过程中自动控制系统的各种不同控制要求，对直流电机也提出了更高的标准，改变电枢回路电阻调速和变电压调速等技术已经远远不能满足现代控制技术的要求，PWM方式控制直流伺服电机调速的方法应运而生。
该设计准备用单片机设计一个控制系统，使得伺服电机的转速的可以直观的显示出来，使得调节伺服电机转速以达到控制要求的工作变得更简洁。
1.直流伺服电动机控制系统的方案设计如图，设计主要由三部分构成：信号源部分、控制核心部分，LCD显示部分等。
信号源部分：通过切换相应的开关给电机控制器提供模拟电压源或是PWM 信号。
控制核心部分：该部分是负责发出控制信号，对各种信息做出快速、准确的反应，处理外部随时变化的信号。
LCD显示部分：该部分显示由单片机通过对电压信号处理过后产生的相应的转速数据。
2.电机驱动调速的实现SERIE—2224—012SR型直流微型电机的控制是通过控制MCD2805控制器来实现的。
MCDC2805控制器与上述直流微型电机组合主要有步进模式、速度模式、PWM模式等控制模式。
本设计决定采用速度模式和PWM模式。
2.1 控制器内部设置正如上述驱动器MCDC2805的介绍那样，其内部设置通过RS—232根据实际需要进行设置的，程序已设置，主要的技术参数具体如下：3. CPU控制模块的实现前面已经提到，核心控制器采用的是ATMEL公司的推出的Atmega 48单片机，其主要特点如下：高速度和低功耗，具有SLEEP（休眠）功能。
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论一、引言随着科技的飞速发展，永磁直流伺服电机在各领域中的应用越来越广泛。
其优异的性能和高效的工作效率使得各个行业对永磁直流伺服电机的需求不断增长。
永磁直流伺服电机的调速系统是电机控制系统的重要组成部分，其性能直接影响到整个系统的运行效果。
本课程设计旨在深入研究永磁直流伺服电机调速系统，通过实际设计加深对电机调速系统的理解，提高实际应用能力。
二、永磁直流伺服电机调速系统概述1.永磁直流伺服电机的原理永磁直流伺服电机是基于永磁材料实现的直流电机，其转子采用永磁材料，定子采用电枢绕组。
在运行过程中，通过改变电枢电流的大小和方向，实现对电机转速和转矩的控制。
2.永磁直流伺服电机的特点永磁直流伺服电机具有以下特点：（1）高效率：由于采用永磁材料，使得电机的磁损减小，提高了电机的工作效率。
（2）高精度：电机的转速和转矩控制精度高，能够满足高精度定位和控制需求。
（3）响应速度快：电机的控制系统响应速度快，能够实现快速的位置和速度调整。
3.永磁直流伺服电机调速系统的组成永磁直流伺服电机调速系统主要由以下部分组成：（1）电机：作为系统的执行元件，实现运动和动力输出。
（2）控制器：对电机进行控制，实现速度、位置等参数的调整。
（3）驱动器：将控制器发出的信号转换为电机所需的驱动电流。
三、课程设计目的和意义本次课程设计的目的在于使学生深入理解永磁直流伺服电机调速系统的原理和组成，掌握系统设计的方法和步骤。
通过实际设计，提高学生在永磁直流伺服电机调速系统方面的应用能力，为以后的工作和科研打下坚实基础。
四、课程设计内容和步骤1.系统方案设计根据实际应用需求，确定永磁直流伺服电机调速系统的总体方案，包括电机类型、控制器选型、驱动器选型等。
2.硬件设计（1）电机选择：根据负载能力和工作环境要求，选择合适的永磁直流伺服电机。
（2）控制器选择：根据系统性能要求，选择具有相应功能和性能的控制器。
（3）驱动器选择：根据电机的电流、电压等参数，选择合适的驱动器。
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论（最新版）目录一、引言二、永磁直流伺服电机概述三、永磁直流伺服电机调速系统的设计四、系统性能测试与分析五、总结正文一、引言随着科技的发展，永磁直流伺服电机在各个领域得到了广泛应用。
永磁直流伺服电机具有调速范围广、过载能力强、能承受频繁的冲击负载等优点，能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求。
因此，研究永磁直流伺服电机调速系统具有重要的实际意义。
本课程设计旨在探讨永磁直流伺服电机调速系统的设计方法，以提高对永磁直流伺服电机调速技术的理解和应用能力。
二、永磁直流伺服电机概述永磁直流伺服电机是一种直流电机，其特点是采用永磁材料作为磁场源，具有较高的效率和较好的调速性能。
永磁直流伺服电机的结构主要由永磁转子、电枢和端盖组成。
永磁转子采用永磁材料制成，电枢由电枢绕组和换向器组成，端盖用于固定电机。
永磁直流伺服电机的调速方法主要有改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等。
三、永磁直流伺服电机调速系统的设计永磁直流伺服电机调速系统的设计主要包括以下几个方面：1.系统硬件设计：根据电机的功率、转速、扭矩等参数选择合适的永磁直流伺服电机、伺服驱动器、传感器等硬件元件。
2.系统软件设计：编写电机控制程序，实现对电机的实时控制，包括速度控制、扭矩控制、位置控制等。
3.系统参数调整：根据实际应用场景和要求，调整系统参数，如电机控制参数、PID 参数等，以提高系统性能。
四、系统性能测试与分析对永磁直流伺服电机调速系统进行性能测试，主要包括转速测试、扭矩测试、位置控制测试等。
通过测试数据分析，评估系统性能，提出改进措施。
五、总结本课程设计通过对永磁直流伺服电机调速系统的研究，掌握了永磁直流伺服电机调速系统的设计方法和技术，提高了对永磁直流伺服电机调速技术的理解和应用能力。
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论
摘要：
一、课程设计背景及意义
二、永磁直流伺服电机的原理及特性
三、调速系统的需求及设计目标
四、课程设计内容及流程
正文：
一、课程设计背景及意义
随着科技的不断发展，永磁直流伺服电机的应用范围越来越广泛，其在自动化控制、数控机床、机器人等领域中起到了关键的作用。
然而，如何设计出性能优良、调速平稳的永磁直流伺服电机调速系统，是摆在工程师们面前的一项重要任务。
因此，本次课程设计的目的在于帮助学生了解永磁直流伺服电机的原理及特性，掌握调速系统的设计方法，提高解决实际问题的能力。
二、永磁直流伺服电机的原理及特性
永磁直流伺服电机是一种采用永磁体作为磁场源的直流电机，其主要由永磁体、电枢、磁极、轴承等部件组成。
永磁直流伺服电机具有以下优点：体积小、重量轻、效率高、响应快、精度高、可靠性好等。
这些优点使得永磁直流伺服电机在许多领域中取代了传统的直流电机。
三、调速系统的需求及设计目标
本次课程设计的调速系统需求如下：调速范围宽、调速平稳、响应速度快、精度高、可靠性好。
为了满足这些需求，我们需要对永磁直流伺服电机的
调速系统进行优化设计，主要从以下几个方面入手：选择合适的永磁直流伺服电机、设计高效的控制策略、优化调速系统的结构布局等。
四、课程设计内容及流程
本次课程设计的主要内容包括：永磁直流伺服电机的原理及特性、调速系统的需求分析、控制策略的设计、系统结构的设计、实验方案的制定及实验结果的分析等。
课程设计的流程如下：首先，了解永磁直流伺服电机的原理及特性；其次，分析调速系统的需求，确定设计目标；然后，设计控制策略及系统结构；最后，进行实验并分析实验结果。
直流伺服电机调速系统的设计
电力电子技术课程设计报告题目直流伺服电机调速系统的设计专业电气工程及其自动化班级学号学生姓名指导教师2011年春季学期设计任务书直流伺服电机调速系统的设计一、设计任务设计一个永磁直流伺服电机的调速控制系统，通过电位器可以调节电机的转速和转向。
电机为反电势负载，在恒转矩的稳态情况下，电机转速基本与电枢电压成正比，电机的转向与电枢电压的极性有关。
二、设计条件与指标1.单相交流电源，额定电压220V；2.电机：额定功率500W，额定电压220V，额定转速1000rpm，Ra=2Ω，dcLa=10mH；3.电机速度调节范围±（10~100）%；4.尽量减小电机的电磁转矩脉动；三、设计要求1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较确定主电路结构和控制方案；2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要的保护电路；3.参数计算，选择主电路元件参数分析主电路工作原理；4.利用PSIM进行电路仿真优化；5.撰写课程设计报告。
四、参考文献1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社；2.陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学版；3.余永权，《单片机在控制系统中的应用》，电子出版社；一、总体设计1.主电路的选型根据设计任务的要求，要实现对电机的调速，只要对加在电机两端的电压进行调节。
我们先确定了一个方案，先是用一个二极管整流桥将接入的220V交流电整流为直流，再用一个buck电路实现对加在电机两端电压的调节。
对于调速的实现通过一个外加电位器控制对buck电路的触发脉冲的调节来实现对电机电压的调节。
对于电机转向的控制，可以用四个IJBT 运用触发脉冲来实现对电机正反转的控制。
主电路图如下所示：整流电路：整流采用二极管整流，输入电压为220V交流电，输出电压为198V。
电感L和电容C的值取经验值。
调压电路：调压电路采用buck降压电路，可以实现电压的平滑过渡，使得电机在运行时平稳运行，不会出现过大的震动，电路的脉冲采用30000Hz的三角波，电感L和电容C的值取经验值，对于电压的调节采用电压反馈闭环控制和通过电位器的调节共同控制，电压传感器的参数为0.05，电位器接11V的直流电压，当输出电压为220时传感器的得到的值刚好为11,通过一个比较器和PI调节器，再加一个限幅装置使得闭环控制回路能够有效可靠的控制输出电压的幅值，使得输出电压为想要得到的电压。
直流伺服电机控制系统设计综述
摘要随着自动控制技术与计算机科学技术的快速发展，制造业领域已大量采用计算机技术进行自动控制，这使制造业各个领域的成果，效率和质量得到大幅度提高。
各种微机控制系统在基本构造上是类同的，主要由微机控制器，被控对象与接口电路（输入，输出及驱动接口电路）组成。
根据被控对象的不同，微机控制系统又分为闭环控制系统（反馈控制输出信号的大小）与开环控制系统，学好“计算机课程设计”是掌握微机控制系统原理与技术的基础；而“直流伺服电机控制系统设计”是巩固，深化，掌握本门课程知识不可缺少的重要环节。
通过本次课程设计加深对《计算机控制技术》的理解和掌握。
在设计程序的过程中，广泛的查阅相关资料，如各类中断的作用和调用方式,屏幕显示等等，通过实践来加深对理论知识的理解，同时将自己对这门技术的理解应用在电动机控制的设计当中，理论与实践相互融合、相互促进，提高自己的理论水平和实践能力。
直流电机就是将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。
直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。
运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换风气和风扇等组成关键词计算机控制技术；微机控制系统；电动机控制；仿真With the rapid development of automatic control technology and computer science and technology, the manufacturing sector has been substantial use of computer technology for automatic control, which makes the manufacturing fields of achievement, efficiency and quality greatly improved. According to the different controlled objects, microcomputer control system is divided into a closed loop control system (feedback control the size of the output signal) and open-loop control system, to learn the "computer" course design is the foundation to master the principle and technology of computer control system; and the "design" DC servo motor control system is to consolidate, deepen, important to master the course knowledge essential.Through the curriculum design of “ computer control technology ” to understand and master. During the design process, extensive access to relevant information, such as the role and calls the way various interrupt, screen display and so on, through the practice to deepen the understanding of theoretical knowledge, will also be on this door technology understanding applied in the design of motor control, theory and practice of mutual integration, mutual promotion, improve their theoretical level and practical ability.Key words Computer control technology; Microcomputer control system; Motor control;Simulation摘要 (2)1课程设计题目 (4)2设计内容 (4)2.1设计任务 (4)2.2系统的工作原理 (4)3设计步骤 (5)3.1总体方案设计 (5)3.2控制系统的建模和数字控制器设计 (6)3.3硬件的设计和实现 (9)3.4软件设计 (14)4心得体会 (20)5参考文献 (21)1．课程设计题目1.1题目：直流伺服电机控制系统设计2．设计内容2.1设计任务课程设计对象是直流伺服电机实验台，设计一个计算机控制的直流伺服电机控制系统。
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直流伺服电机的设计研究【摘要】本文主要探讨的是直流伺服电机的设计原理及特点，并对伺服电动机的工艺进行了分析和设计。
在本文中结合相关资料对伺服电机及伺服系统的发展做了一些阐述，并列举了当前国内外一些公司先进伺服伺服系统的成型技术及产品不对这些比较先进产品的性能做了一些描述。
按照直流伺服电机的的一些设计特点具体针对SZ —36 型直流伺服电动机进行了电磁部分的计算和工艺部分的分析及设计。
关键词：直流伺服电动机电磁计算工艺规程【Abstract】The article mainly researches into the principle of design and nature of the motor, also do some analysis and design of its technology. In this article which connects with related material, the development of the motor and servo system are defined, technology and product from some advanced foreign companies and domestic companies are listed and the capability of these more advanced products are also described. According to some character of the design on motor, the article does analysis and design of technology and electromagnetism counting, All these aim at sz-36 type of motor.Keywords:Direct current servomotor Electromagnetism counting The regulation of technology第1章绪言1.1伺服电动机基本原理、分类分类伺服电动机按其使用的电源性质不同一，可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类，其中直流伺服电机分为传统型和低惯量型两种类型。
传统型直流伺服电动机就是微型的他励直流电动机，也是用定转子两部分组成，按定子的种类可以分为两种：永磁式和电磁式。
低惯量型直流伺服电动机的明显特点是转子轻，转动惯量小，快速响应好。
按照电枢形式的不同分为：盘形电枢直流伺服电动机、空心杯永磁式直流伺服电动机和无槽电枢直流伺服电动机基本原理直流伺服电动机是指使用直流电源的伺服电动机，实质上是一台他励式直电动机，又称为执行电动机，是将输入的信号（控制信号）转换为轴的角位移或角速度输出。
直流伺服电机按励磁方式不同可分为：电磁式和永磁式两大类，其基本结构与普通小型直流电动机基本相同。
直流伺服电动机的控制方式分为：电枢控制和磁极控制两种。
电枢控制时，控制信号施加于电枢绕组回路，励磁绕组接于恒定电压的直流电源上。
磁极控制时，控制信号施加于励磁绕组回路，而电枢绕组接于恒定电压的直流电源上.它们的接线图如图（1）。
下面分析电枢控制的直流伺服电动机的运行特性。
图1为接线原理图。
为了便于分析，假设：（1）电机磁路不饱和；（2）不计负载时电枢反应的去磁影响，同时采用标幺值。
因Uf =常值，故气隙磁通Φf∞If∞Uf,即Φf=C f U f（式中，C f为比例常数）当电枢绕组接到控制电压U时，即产生电枢电流Ic,I c 与Φf互相作用产生电磁转矩Mem为Mem =CMΦfIc=CMCfIcUf在电枢转矩Mem作用下，电机将立即驱动起来，若控制电压消失，则I c =0，Mem=0电机立即停转。
当改变控制电压极性时，则Ic方向改变，随之电磁转矩方向改变，电机反转。
当改变控制电压大小时，则直流伺服电动机相当于改变电枢电压的调速状态。
控制方法当电动机负载转矩TL 不变，励磁磁通Φ不变时，升高电枢电压Ua，电机的转速就升高，反之，降低电枢电压U，转速就下降。
在Ua=0时，电机则不转。
当电枢电压的极性改变时，电机就反转。
因此，可以把电枢电压作为控制信号，实现电动机的转速控制。
电枢电压Ua控制电动机转速变化的物理过程如下：开始时，电动机所加的电枢电压为Ua1，电动机的转速为n1,产生的反电动势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，根据电压平衡方程式，则U a1= Ea1+ Ia1Ra=CeΦn1+ Ia1Ra这时，电动机产生的电磁转据T=CT ΦIa1。
由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电动机轴上的总转矩Ts 相平衡，即T=Ts。
如果保持电动机的负载转矩TL不变也即阻转矩不变，而把电枢电压升高到Ua2，起初，由于电动机有惯性，转速不能马上跟上而仍为n1,因而反电动势仍为Ea1。
由于Ua1升高Ua2到而E不变，为了保持电压的平衡关系，Ia1应增加到Ia，因此电枢转矩也应由T增加到T‘，此时电动机的电磁转矩大于总电阻转矩Ts ，使电动机得到加速。
随着电动机的转速的上升，反电势Ea增加。
为了保持电压平衡关系，电枢电流和电磁转矩都要下降，直到电枢电流恢复到原来的数值，使电枢转矩和总阻转矩重新平衡时，才达到稳态。
但这是一个更高转速n2时的新的平衡状态。
这时电动机转速n随电枢电压Ua升高而升高的物理过程。
为清晰起见，把这个过程用下列符号表示：(由于n来不及变，Ea暂不变)U a IaT（由于Ts 不变）当T=Ts时达到稳n Ea T n2用相同的方法可以分析电枢电压Ua降低时，转速n的下降过程。
1.2直流伺服电动机的应用、意义直流电动机具有良好的起动性能和调速性能，因此，广泛地用于驱动轧钢机、金属切削机床、起重设备和电气机车中，它尤其适用于高精度、高性能地电力拖动系统。
近年来，世界各国的机械制造业都处在数量化、数控化、自动化和半自动化的潮流中。
微电子技术的应用，尤其是微型计算机的普及，给数控化生产才来了很大的发展空间。
作为高精度伺服元件的伺服电机被广泛地应用在数控机床、机器人、雷达跟踪、冶金机械、纺织机械等各个领域。
据统计，美国市场对直流电机的需求以每年21℅的速度递增，导致这一现象的根本原因是自动化设备的高速发展和电子计算机外围设备的不断扩大，其次是军事设备电子化的发展趋势和电子玩具的应用。
在我国，70年代才开始这方面的研究。
现已基本上形成了系列产品电机可同轴装配的高灵敏度直流发电机和脉冲编码器，广泛应用于各种自动化控制系统。
为我国数控机床及机床行业产品的更新、旧机床的改进提供了可靠的执行元件，它对提高加工质量和精度，大幅度降低废品率和成本起很大的作用。
我国现在有大量的机床需改进、更新，因此有很大的市场。
1.3国内外现状和发展趋势在现在伺服系统中无论是交流伺服还是直流伺服都获得了广泛的应用，在电力拖动系统中也大有传统的液压、直流、步进和AC变频被基于稀土永磁交流永磁伺服系统所取代的趋势。
采用了新技术和新材料而制造出来的新的型号也层出不穷，在交流伺服方面有：YASKAWA 交流伺服系统，该系统由安川电机株式会社（日本）YASKAWA Electric Corporation研制。
其主要技术特点有：高速、高精度的运转；安装简易；配线数减少为原来的1/2；参数设定内藏；扩展性、灵活性更充实；耐振性提高；平均无故障时间达400000小时以上；具有高速高精度的运转特性；采用速度observer控制；最高回转速度5000r/min；马达速度波动更小；定位时间缩短了1/3；安装十分简单；可自动判别伺服马达的容量及形式，并设定马达参数；配线数减少为原来的1/2从驱动器本身可直接设定参数转矩控制、速度控制、位置控制三机一体；主回路/控制回路的电源完全分离；Win软件再现监测方便检查；设置外加回生电阻的接线端子；马达规格多，对应CE、UL规格；提高了保护构造、耐震性；内置DC电抗器接线端子。
全数字交流伺服电机系统该系统由北京和利时电机技术有限公司Beijing HollySys Electric Tech. Co., Ltd.自主开发。
全数字交流伺服系统采用全新设计,通过改进电机结构和采用先进的材料,为更加快速、准确、稳定地控制机械设备创造了良好条件。
在全数字控制方式下,实现了伺服控制的软件化，通过采用智能控制算法使系统响应速度、稳定性、准确性和可操作性都达到了很高的水平.适用于高动态响应、精密定位、精密调速的场合。
电机采用正弦波磁路设计，运行平稳，低噪声。
采用高能密度设计和高性能永磁材料，体积小，转矩大，效率高。
采用高热容技术。