PWM直流调速系统开题报告
PWM可逆直流调速系统开题报告
1. 分析系统工作原理和提高调速性能的方法，研究 MOSFET 模块应用中 驱动、吸收、保护控制等关键技术；在微机控制方面，讨论数字触发、 本课题需要重 数字测速、数字 PWM 调制器、双极式 H 型 PWM 变换电路、转速于直 点研究的、关 流控制器的原理。 键的问题及解 2. 采用 SG2535 微机为核心，分别采用 IR2111 等芯片与一些外围电路，实 时测试于调节电动机的转速与电流。 决的思路 3. 设计控制软件程序，以实现数字调节器和数字转速调节器的算法，以及 抗干扰技术的处理。
指导教师 意 见 签名： 年
月
日
专业 意见 签名： 年
月
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2
选题依据 （国内外动 态，初步设 想及突破点 等）及可行 性论述。
1. 设计要解决的 2. 问题和拟采用 3. 的研究方法 4. 5.
要了解电气传动技术发展现状和微机控制电机的发展和现状 要掌握单闭环控制直流麦脉宽调速系统原理 微机控制的可逆直流 PWM 调速系统原理的设计 调速系统的硬件设计 调速系统的软件设计
双闭环 PWM 可逆直流调速系统设计
当今， 自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展， 而直 流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。本文主要 研究直流调速系统，他主要有三部分组成，包括控制部分、功率部分、直 流电动机。长期以来，直流电动机因具有调节转速比较灵活、方法简单、 易于大范围内平滑调速、控制性能好等特点，一直在传统领域占有统治地 位。代做毕业设计 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制造工艺 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，是电机的各种 潜在能力得到充分的发挥，是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，是电机出现新的面貌。比较简单的电机微机控 制，只要用微机控制电器或电子开关原件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、转速、转矩、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，机构都 比直流电机简单，工作也比直流电机可靠，但在频繁恒定的电网上运行时， 它们的速度不能方便而经济的调节。目前，广泛应用于数控机床等自动化 设备的数字位置伺服系统，为了提高性能，在先进的数控交流伺服系统中， 已采用高速数字化处理芯片 （DIGITAL SIGNAL PROCESSOR,简称 DSP） ， 其指令执行速度达到每秒数百兆以上，且具有适合于矩阵运算的指令。 目前， 很多电机微机控制系统都是由数字部件和模拟部件组成的混合系 统，而全数字控制系统是当前的发展方向。 电机调速系统采用微机实现数字化控制， 是电气传动发展的主要方向之 一，从80年代中后期起，世界各大电气公司都在竞相开发数字式调速传动 装置，当前直流调速已发展到一个很高的技术水平；功率原件采用可控硅； 控制板采用表面安装技术；控制方式采用电源换向、相位控制。特别是采 用了微机及其他先进技术，数Байду номын сангаас式直流调速装置具有很高的精度、优良的 控制性能和强大的抗干扰能力，在国内外得到广泛的应用。全数字化直流 调速装置作为最新控制水平的传动方式更显示了强大优势。全数字化直流 调速系统不断推出，为工程应用提供了优越的条件。
直流电机PWM调速与控制设计报告
综合设计报告单位：自动化学院学生姓名：专业：测控技术与仪器班级：0820801 学号：指导老师：成绩：设计时间：2011 年12 月重庆邮电大学自动化学院制一、题目直流电机调速与控制系统设计。
二、技术要求设计直流电机调速与控制系统，要求如下：1、学习直流电机调速与控制的基本原理；2、了解直流电机速度脉冲检测原理；3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路；4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信；5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。
6、要求电机能实现正反转控制；7、系统具有实时显示电机速度功能；8、电机的设定速度由电位器输入；9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。
三、给定条件1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料；2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等；3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机；四、设计1. 确定总体方案；2. 画出系统结构图；3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路；4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信；5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告；直流电机调速与控制摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。
无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。
据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。
同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。
电动机与人的生活息息相关，密不可分。
电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。
简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。
这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。
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。
直流电机PWM调速课程设计报告
摘要在社会生活和生产中,常常需要改变电机的转速和转向。
通过改变电机回路中的电阻来改变电机转速；通过改变电机接到电源的正负极来改变电机的转向不失为一种简单易行、成本低廉的方法。
但是这种方法效率低、机械特性软、不能得到较宽和平滑的调速性能。
本文利用555芯片以及少量外部元件组成的占空比可调的多谐振荡器，输出PWM信号，接到L298电机驱动芯片，来驱动直流电机。
通过控制输出信号的占空比来控制电机的转速，而电机的转向可以通过双刀双掷开关控制L298芯片5和7引脚的高低电平输入来控制。
实验表明，占空比的调节范围为0%~95%，电机转速可以从零开始逐渐调快，转向可通过单刀双掷开关随意控制，达到了预期的目标。
本设计为直流电机的调速提供了一种简易的方法，同时获得了较宽和平滑的调速性能。
关键词：PWM；占空比；调速；多谐振荡器目录摘要 (I)目录 (II)第1章绪论 (1)1.1 直流电机调速起源 (1)1.2直流电机调速发展概况 (1)1.3 研究方案 (1)第2章预备知识 (2)2.1 555定时器 (2)2.2 L298驱动芯片 (4)2.3理论分析 (6)第3章系统组成及工作原理 (7)3.1系统组成 (7)3.2工作原理 (7)第4章电路设计方案 (11)第5章调试结果与分析 (13)结论 (15)参考文献 (16)附录 (17)第1章绪论1.1 直流电机调速起源自从电动机发明那天起，电动机的调速问题就成为人们思考的问题。
电动机被发明之后，被迅速用于人们的衣行住行当中，生产生活都离不开它。
电动车是生活最常见的运用电动机的例子，在电动车行驶过程中，由于路况的不断变化，经常需要调节电动机的速度来调节电动车的速度。
除此之外，医学领域、农业领域、工业领域，甚至是高新科技领域都离不开电动机，而且需要极其平滑细腻的调速性能，可见电动机调速是非常重要的。
随着科技的发展，人们掌握了越来越多的调速方法，方法也不断升级优化。
直流PWM调速系统原理及特性实验报告
直流PWM 调速系统原理及特性实验一、实验目的通过实验掌握双极性直流PWM 调速系统的组成、原理及特性；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：用脉宽调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定，宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。
（2） 调节直流电机的速度主要有哪几种方法？答：由公式可知：e U IRn K -=Φ其中n 为电机转速，U 为电枢电压，I 为电枢电流，R 为电枢回路总电阻，Φ为励磁磁通，Ke 为电动势常数。
因此，调速方法有以下几种： 1）调节电枢供电电压U 2）减弱励磁磁通Φ3）改变电枢回路总电阻R(3) 调速系统的性能指标主要有哪些？答：A. 稳态指标。
1）调速范围D ：生产机械要求电动机能达到的最高转速和最低转速之比。
2）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与理想空载转速之比。
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。
输出量变化多少？经过多长时间能恢复稳定运行？这些问题反映了系统抵抗扰动的能力。
抗扰性能指标包括最大动态变化量和恢复时间等指标。
三、实验仪器及设备1．三相调压器一台2．交流电机+直流电机机组一套3．双线示波器一台4．实验与开发平台一套5．转速表一只四、实验内容及步骤1.断开总电源开关，检查实验设备的连接线。
2.合上总电源开关，压合“控制电源”键，控制电源指示灯亮。
3.选择操作及测试面板上相关按键的状态：设置“主控微机”键为“MCU”状态、设置“给定方式”键为“数字”状态（若希望由上位计算机发出命令）或“模拟”状态（若给定由面板上模拟电位器设置）、“运行模式”键此时不起作用、设置“电机选择”键为“DM”状态、设置“运行状态”键为“停止”状态。
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。
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。
PWM直流电机调速实验报告
直流电机PWM调速模块由测速电路和PWM调速电路两部分组成。模块的电源由接口总线引入。本模块使用的电机为5V直流电机。
1）电机测速部分
①直流电机测速原理介绍
电机测速部分由光电开关完成，电机带动一个周边均匀分布圆孔的金属圆盘，当电机转动时，圆盘跟着一起转动。光源发出的光通过圆孔照射到光电器件上，当圆孔随着电机轴转动时，光电开关可以输出和圆孔数目相同的脉冲，从而测得转速。
3.观察直流电机转速，一段时间后控制在程序设定的值30转/S的左右。
三、实验原理图
四、实验原理
1.PWM的调速原理
PWM调速是通过改变输出脉冲的占空比，从而改变电机转速的一种调速方法。PWM调速分为单极性和双极性两种。在单极性方式下，电机的转动方向不变，改变的只是转速；而在双极性方式下，电机的转动方向和转速都是可变的。本实验是单极性控制，其基本原理如下：
shortdelay(PWMH);
PWM=0;//turn off电机
shortdelay(PWML);
}
}
五、实验结论及讨论
本实验成功实现了直流电机转速的控制，转速设定值为30r/s，通过数码管显示出当前转速，和设定值，利用脉宽调制原理对电机转速进行间接控制。
本实验实现了通过PWM方法使输出电压改变从而改变直流电机转速的目标，并且电机的转速可以显示出来。因此，本实验既达到了动态调节电机转速，又实现了实时检测电机运转情况。
机电一体化实验报告
题目：
PWM直流电机调速实验
学生姓名：
学号：
指导教师：
张友旺
学院：
机电工程学院
专业班级：
机械1604班
日期2019年12月
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。
液晶显示的PWM直流电机调速报告
课程名称：微机原理课程设计题目：基于51单片机的PWM直流电机调速直流电机脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation-简称PWM)调速产生于20世纪70 年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜、自动记录仪表等的驱动，后来由于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展, PWM 技术得到了高速发展,各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。
而51单片机却没有PWM 输出功能，采用定时器配合软件的方法可以实现51单片机PWM的输出功能。
本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，直流电机（搭建H桥电路驱动）和1602液晶为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机PWM可调速的直流电机。
该可调直流电机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
该可调直流电机布置合理，全部器件分布在7*9cm洞洞板上，看起来小巧精简。
采用的是单片机内部定时器产生方波并且两个P口交换输出，可以方便灵活地调速度和方向。
该可调直流电机从0到最大速度1200转每分钟一共设置了60个档次的转速，采用1602蓝光液晶，可以直观地显示出来（显示的是每分钟的转速）。
有红光和绿光的两个二极管作为转速指示灯。
四个控制按键就可以控制电机的转速，方向与暂停。
每按一个键，该可调电机就会实现相对应的功能，操作非常简单。
关键词：直流电机，51单片机，C语言，1602液晶一、设计任务与要求 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 设计要求 (4)二、方案总体设计 (5)2.1 方案一 (5)2.2 方案二 (5)2.3 系统采用方案 (5)三、硬件设计 (7)3.1 单片机最小系统 (7)3.2 液晶显示模块 (7)3.3 系统电源 (8)3.4驱动电路 (8)3.5 整体电路 (9)四、软件设计 (10)4.1 keil软件介绍 (10)4.2 系统程序流程 (10)五、仿真与实现 (13)5.1 proteus软件介绍 (13)5.2 仿真过程 (13)5.3 实物制作与调试 (15)5.4 使用说明 (16)六、总结 (17)6.1 设计总结 (17)6.2 经验总结 (17)七、参考文献 (19)一、设计任务与要求1.1 设计任务1).对更多小器件的了解2).巩固51单片机和C语言的知识，熟悉单片机和C语言的实际操作运用3).掌握仿真软件的运用和原理图的绘制4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力5).熟悉调试方法和技巧，提高解决实际问题的能力6).熟悉设计报告的编写过程1.2 设计要求1).四个按键分别实现改变转向，加速，减速与暂停的功能2).H桥电路驱动直流电机3).一个红光和一个绿光二级管指示电机转向4).1602液晶显示转速二、方案总体设计设计一个基于51单片机的可调直流电机。
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。
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告1、学习电机调速控制中的双闭环控制模式；2、熟悉可逆直流电动机的控制方法；3、掌握基于PWM技术的直流电机调速系统的实现方法；4、加深对电路原理的理解。
实验原理：1、PWM技术PWM即脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），通过调节脉冲宽度的大小来改变电平的占空比，从而实现对电路的控制。
2、电机调速控制中的双闭环控制模式双闭环控制模式包含了一个速度环和一个电流环。
速度环用于测量实际电机的速度，根据速度误差来调节电机的输出功率。
电流环则用于控制电机的负载，使电机能够稳定输出所需的电流。
3、可逆直流电动机的控制方法可逆直流电动机包括了正转和反转两种运动方向，根据不同的控制信号，通过调节电机旋转方向的极性和电流大小来实现电机的正反转。
实验内容：1、组装实验电路将电路原理图和电路连接示意图提供给学生，并要求学生自行组装电路，并检查电路连接是否正确。
2、验证电路工作情况使用示波器检测电路输出的PWM波形，并观察电机的正反转情况，确保PWM 输出准确可靠，电机能够正确运转。
3、对电路进行调整通过调整电路参数，如电压、频率、占空比等，观察电机运转情况的变化，确保电路调整正确。
4、记录实验数据和分析记录电路参数、电机运转情况等数据，并进行数据分析和对比，以验证实验结果的正确性。
实验结果：通过本次实验，学生熟悉了电机调速控制的基本原理和实现方法，掌握了双闭环控制模式和可逆直流电动机的控制方法，加深了对电路原理的理解。
同时，结合实验数据的分析，学生也深入了解了实验现象的机理和控制特性，对电机调速控制领域有了更加深入的认识。
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.
直流电机PWM 调速实验报告
直流电机PWM调速实验报告学院:专业：机械设计制造及其自动化姓名：班级：学号：指导老师：直流电机PWM调速实验一、实验目的: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二、实验设备：PC机一台，单片机最小系统，驱动板，直流电机，连接导线等三、实验原理：1、PWM(Pulse Width Modulation)简称脉宽调制。
即，通过改变输出脉冲的占空比，实现对直流电机进行调速控制。
2、实验线路图：四、实验内容：1、利用实验时提供的单片机应用系统及直流电机驱动电路板，编制控制程序，实现直流电机PWM调速控制。
2、连接实验电路，观察PWM调控速度控制，实现的加速、减速等调速控制。
五、实验步骤：1、按系统电路图连线，调试完成；2、开启单片机，按下键盘启动按钮，电机正常旋转；3、按动键盘加速、减速、正转、反转、停止按键，分别实现预定功能。
4、实验完成，收拾实验器械，整理。
六、实验程序：#include<reg51.h>#define TH0_TL0 (65536-1000)//设定中断的间隔时长unsigned char count0 = 50;//低电平的占空比unsigned char count1 = 0;//高电平的占空比bit Flag = 1;//电机正反转标志位,1正转，0反转sbitKey_add=P2 ^ 0; //电机减速sbitKey_dec=P2 ^ 1; //电机加速sbitKey_turn=P2 ^ 2; //电机换向sbit PWM1=P2^6;//PWM 通道1，反转脉冲sbit PWM2=P2^7;//PWM 通道2，正转脉冲unsigned char Time_delay;/************函数声明**************/void Delay(unsigned char x);voidMotor_speed_high(void);voidMotor_speed_low(void);voidMotor_turn(void);void Timer0_init(void);/****************延时处理**********************/void Delay(unsigned char x){Time_delay = x;while(Time_delay != 0);//等待中断，可减少PWM输出时间间隔}/*******按键处理加pwm占空比，电机加速**********/voidMotor_speed_high(void)//{if(Key_add==0)Delay(10);if(Key_add==0){count0 += 5;if(count0 >= 100){count0 = 100;}}while(!Key_add);//等待键松开}}/******按键处理减pwm占空比，电机减速*****/ voidMotor_speed_low(void){if(Key_dec==0){Delay(10);if(Key_dec==0){ count0 -= 5;if(count0 <= 0){count0 = 0; }}while(!Key_dec );}}/************电机正反向控制**************/ voidMotor_turn(void){if(Key_turn == 0){Delay(10);if(Key_turn == 0){Flag = ~Flag; }while(!Key_turn);}/***********定时器0初始化***********/void Timer0_init(void){TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1TH0=TH0_TL0/256;TL0=TH0_TL0%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;}/*********主函数********************/void main(void){Timer0_init();while(1){Motor_turn();Motor_speed_high();Motor_speed_low();}}/**************定时0中断处理******************/ void Timer0_int(void) interrupt 1 using 1{TR0 = 0;//设置定时器初值期间，关闭定时器TL0 = TH0_TL0 % 256;TH0 = TH0_TL0 / 256 ;//定时器装初值TR0 = 1;if(Time_delay != 0)//延时函数用{Time_delay--;}if(Flag == 1)//电机正转{ PWM1 = 0;if(++count1 < count0){PWM2 = 1;}elsePWM2 = 0;if(count1 >= 100){count1=0; }}else //电机反转{PWM2 = 0;if(++count1 < count0){ PWM1 = 1;}else PWM1 = 0;if(count1 >= 100){ count1=0;}七、实验心得：此次实验，不仅锻炼了我们的独立思考和动手能力。
直流电机PWM调速控制系统的开题报告
[9]Mengda Li;Xiaobin Liu and Na Lin EE Dept.Dual-PWM Four-Quadrant Control System of Induction Motor Based on DSP[C].Proceedings of 2010 International Conference on Management Science and Engineering (MSE 2010) (Volume 1). 2010-10-17
[2] 王苏.直流电机PWM调速研究及单片机控制实现[J].机电工程技术,2008,(11).
[3]方力.基于单片机的直流电动机控制系统设计[J].机械制造与自动化,2011,(06)
[4] 郑宪伟,赵玉林,成广大.基于AVR单片机的直流电机的PWM闭环调速系统的设计[J].煤矿机械，2008,（01）.
毕业论文开题报告
题目：基于单片机的直流电机PWM调速控制系统
学院：信息与工程学院
专业：生物医学工程
年级：
姓名:
指导教师：
职称：
1.本选题的理由及意义
现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制，近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，并且随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要求。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。
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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
[2]、莫正康电力电子应用技术北京:机械工业出版社，2000
[3]、宋书中交流调速系统北京:机械工业出版社，1999
[4]．陈坚.电力电子学－电力电子变换和控制技术[M].高等教育出版社，2002.
[5]．陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版社，2000.
转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统,采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。转速、电流双闭环直流调速系统的控制规律，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。
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。并以此为基础，再对交流调速系统进行研究，最终掌握各种交、直流调速系统的原理，使之能够应用于国民经济各个生产领域。
完成论文的修改并定稿。
五、指导教师意见
指导教师：（签名）
20年月日
六、毕业设计（论文）领导小组意见
学部（系）：（盖章）
20年月日
（此表由学生填写，指导教师和毕业设计（论文）领导小组签署意见）
随着控制技术的不断发展，直流PWM技术被广泛用于交通、工矿、企业等电气传动系统中，因此对脉宽调速系的进一步的研究，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，直流PWM控制技术在电力电子技术中也占有十分重要的位置，它在逆变、斩波、整流、变频及电力控制中均可应用，使电路的控制性能大为改善，使以前难以实现的功能也得以实现，电力电子技术的发展也同样产生了深远的影响。
二、主要参考文献综述
1.陈伯时.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社,2003
本书是根据全国高等院校电工及自动化类专业教学指导委员会制定的教材规划编写的，是本教材的修订第3版。自本书第2版1993年出版以来，有关的科学技术已经取得了很大进步，电力电子变换器以晶闸管为主的可控器件已逐步被功率开关器件所取代，变换技术也因此由相位控制转变成脉宽调制（PWM）；模拟电子控制器已基本上让位于数字电子控制器；交流以可调拖动逐步取代直流拖动已经成为不争的事实，交流拖动控制技术本身也有不小的进展。在内容上，本书包括直流拖动控制系统和交流拖动控制系统两篇。编写思路继承了前两版的特色，理论和实际相结合，应用自动控制理论解决电力拖动控制系统的分析和设计问题，以控制规律为主线，由简入繁、由低及高地循序深入，主要论述了系统的静、动态性能，并发展了实用价值很高的工程设计方法。
1.查阅收集相关资料和文献，学习直流调速原理，学习PWM直流调速系统原理，学习仿真软件Matlab,做好总体规划和设计。
2.认真研究PWM直流调速系统原理，在Matlab中搭建PWM直流调速系统的仿真模型。
3.调试仿真模型，进行仿真分析，撰写论文。
四、设计（论文）工作进展安排
3月5日到3月12日
掌握电机传动的工作原理及应用；完成毕业设计的开题报告。
2.史国生.交直流调速系统.化学工业出版社,2002
本书是根据教育部高职高专电类专业规划教材而编写的。本书分三篇。第一篇为直流调速系统和数字控制系统。第二篇为交流调速系统。第三篇为实践教学内容。书中详细叙述了各种交直流电力拖动控制系统的工作原理、控制方法实现、机械特性、运行特点及应用场合。所涉及的内容包括单环及多环直流调速系统、可逆直流调速系统、PWM直流调速系统、数字控制系统、交流调压调速系统和串级调速系统、笼式异步电动机变频调速和矢量控制调速系统、无换向器电机调速系统、开关磁阻电业设计（论文）开题报告
学生姓名
****
学号
****
学部（系）
机械与电气工程学部
专业年级
11级应用电子技术
设计（论文）题目
直流PWM调速系统研究
指导教师
张亚兰
一、设计（论文）选题的依据
现代化的工业生产过程中，电力传动装置起着无可替代的作用，尤其是在石油、化工、电力、冶金、轻工、核能等工业，电动机的控制对其生产更是起着举足轻重的作用，因此调速系统成为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统。随着生产工艺、产品质量要求的不断提高和产量增长需求的日益增大，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。利用先进的自动化硬件及软件组成工业过程自动化调速系统，大大提高了生产过程的安全性、可靠性、稳定性，同时，也大大促进了综合国力的增强。对可调速的传动系统，可分为直流调速和交流调速。