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直流电机调速系统设计报告
直流电机调速系统设计报告信息与控制工程学院电气工程系2015年1月23日一、实习任务：设计并制作一套直流电机调速系统，系统的结构简图如图1所示。
主要包括两个部分：主电路部分和以控制电路为核心的控制电路部分。
要求设计制作电路和主电路，实现如下功能：（1）通过码盘和光耦得到一系列脉冲利用M 法、T 法、或M/T 法对这些脉冲在单片机中进行处理即可得到电机的转速，可以在数码管上显示。
（2）DC/DC 电路能够正常工作，通过旋钮或旋钮设定转速，并能够通过电力电子电路输出合适的电压，使电机的转速达到设定转速。
直流电源DCDC驱动与保护电路单片机系统旋钮输入数码管显示码盘和光耦图1 基于单片机的直流电机调速系统示意图二、实习要求（1）单片机最小系统。
根据给出的单片机及相关的元器件，设计并制作单片机最小系统，单片机最小系统能够正常工作，即程序能够正常下载和运行。
（2）输入单元。
能够用键盘或者旋钮来实现对转速的设定。
（3）显示单元。
能够用数码管准确显示转速。
根据提供的元器件选择显示方案：采用并口+数码管；采用串口驱动数码管。
（我们组采用的是串口驱动数码管）（4）主电路单元。
根据所列出的原器件清单，选择和设计合理的DC/DC电路，能够实现对转速的闭环控制。
可以选择以下方案：BUCK 电路、H桥电路或半桥电路。
三、核心电路原理图220V78127805+5V 220:15104104104104+12V470uF220uF220uF 图1 整流电路接线图IR2125PWM1234567812V10uF10510422ohm4.7K1N4741M24V470uF图2 驱动电路（BUCK ）电路接线图四、主程序流程 1) 主程序主程序初始化对转速值的个、十、百、千位进行分离，存入数组2）测速环节外部中断0开始M法计数值+1外部中断0结束定时器0中断开始定时器中断次数+1记满50次？清中断标志，重装计算转速、清计数值定时器0中断结束YN2)调速环节定时器1中断开始标志位清0，重装关LED显示取段码装入P0，取位码装入P2AD 开始转换显示位计数值Counter+1Counter = 4?Counter = 0定时器1中断结束NYADC中断开始清中断标志位将AD转换结果送入PWM占空比寄存器ADC中断结束五、心得体会本次课程设计任务为设计一个由单片机控制的直流电机调速系统，包含电源、单片机最小系统、光耦测速系统、PWM调速系统4部分。
V M双闭环直流调速系统课程设计报告
实训报告课程名称：专业实训专业：班级：学号：姓名：指导教师：成绩：完成日期： 2015 年 1月15 日任务书1 单闭环直流调速系统主电路设计单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。
在电动机轴上装一台测速发电机SF ,引出与转速成正比的电压U f 与给定电压U d 比较后,得偏差电压ΔU ,经放大器FD ,产生触发装置CF 的控制电压U k ,用以控制电动机的转速,如图所示。
直流电机，额定电压20V ，额定电流7A ，励磁电压20V ，最大允许电流40A 。
整流变压器额定参数的计算为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压U 2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压U 2。
（1）二次侧相电流和一次侧相电流在精度要求不高的情况下，变压器的二次侧相电压U 2的计算公式： 几种整流线路变压器电压计算系统参数，如表所示。
表 几种整流线路变压器电压计算系统电路模式单相全波单相桥式三相半波三相桥式A C所以变压器二次侧相电压为：21.35200.930U V =⨯÷=变压器的二次侧电流I 2的计算公式： 几种整流线路变压器电流I d /I 2系数，如表。
表 几种整流线路变压器电流Id/I2电路模式 电阻性负载电感性负载单相全控桥 1 三相全控桥查表得，1A =。
变压器的二次侧电流：27d I I A ==变压器的一次侧电流I 1的计算公式：一次侧电流：2112/7302200.95I I U U A =*=⨯÷= （2）变压器容量整流电路为单相桥式，取121m m m ===。
二次容量：22221307210S m U I W ==⨯⨯= 一次容量：111112200.95209S mU I W ==⨯⨯= 平均计算容量：121()209.52S S S W =+= 整流器件晶闸管的参数计算及选择额定电压U TN 、电流I TN 、功率P TN 。
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。
直流电机调速系统课程设计报告
直流电机调速系统设计报告题目：H桥&串口输出2016年3月一、设计任务设计并制作一套直流电机调速系统，主要包括两部分：主电路部分和以单片机为核心的控制电路部分。
要求设计、制作控制电路和主电路，实现如下功能：（1）通过码盘和光耦得到一系列脉冲，利用M法、T法或M/T法对这些脉冲在单片机中进行处理得到电机的转速，在液晶或数码管上进行显示；（2）DC/DC电路能够正常工作，通过旋钮或键盘设定转速，并能够通过电力电子电路输出合适的电压，使电机的转速达到设定转速。
（3）实验室提供24V直流电源为DC/DC电路供电，其余部分电源请利用220V市电自行设计。
数码管显示单元DC直流电源DC码盘和光耦驱动与保护电路单片机系统旋钮输入图1 系统总体框图二、硬件电路设计与制作2.1 显示部分电路设计使用计数器采集到电机转速后，需要用数码管进行显示。
我们组选择串口驱动数码管显示电路，74HC595芯片是一种串入并出的芯片，是8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻、关、断状态。
首先使用三极管构成驱动电路，驱动数码管。
采用单片机的P0.0-P0.2作为74HC595时钟信号与输入口，使数码管显示相应转速，具体实现电路如图1。
图1 显示电路原理图2.2 驱动部分电路设计驱动部分作为电机与单片机控制器的结合部分，是本次设计的主电路，需要完成DC/DC变化的功能。
单片机产生PWM波送给驱动芯片IR2110,2110通过驱动电路控制MOSFET开关改变加在直流电机上的电压，从而达到改变转速的目的。
单片机产生的PWM1和PWM2波形要相反，控制斩波电路的半桥互补通断。
电路设计图如图2所示。
图2 驱动电路原理图2.3 电源部分设计电源设计部分共分两个部分，一部分是IR2110的供电电压和所有芯片的供电电压，另一部分是USB口供电电部分，使用电脑供电，两部分电路通过拨码开关进行切换。
市电供电电源采用220V交流电变成15V交流电，经整流桥变成直流电，再经7815、7805稳压得到15V和5V直流电，分别给驱动和单片机系统供电。
直流电动机调速系统课程设计
直流电动机调速系统课程设计直流电机转速电流双闭环调速系统设计设计报告设计人：李良友班级：电气优创0801学号：********同组人：辛迪硕郝齐心目录第一章设计任务 ................................................................................................................. - 1 -一、设计内容： ........................................................................................................ - 1 -二、设计要求： ........................................................................................................ - 1 -三、设计参数： ........................................................................................................ - 1 -第二章直流电动机转速电流双闭环调速系统设计 ......................................................... - 2 -一、转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静态结构图 ................................... - 2 -1、双闭环调速系统的组成 ......................................................................................... - 2 -2、稳态结构框图 ......................................................................................................... - 3 -二、转速、电流双闭环直流调速系统的动态模型 ....................................................... - 5 -三、按工程方法设计双闭环系统调节器 ....................................................................... - 6 -1、电流调节器的设计计算 ......................................................................................... - 6 -2、转速调节器的设计计算 ......................................................................................... - 8 -3 调速系统的开环传递函数 ................................................................................... - 10 -四、转速调节单闭环实验 ............................................................................................. - 11 -1、原理图各部分电路 ............................................................................................... - 11 -2、测试结果 ............................................................................................................... - 13 -五、自我评定 ................................................................................................................. - 14 -参考资料 ............................................................................................................................. - 15 -附录一速度反馈电路原理图附录二元件清单第一章设计任务一、设计内容：1、根据给定参数设计转速电流双闭环直流调速系统。
直流调速系统设计实训报告
直流调速系统设计实训报告直流调速系统是一种用于调节直流电机转速的系统。
在直流调速系统中，通常会采用电子调速器来控制电机的转速，通过调节电机的电压和电流来实现调速控制。
本次实训的目标是设计并搭建一个简单的直流调速系统，以实现对电机转速的控制。
首先，我们需要准备一些实验所需的器件和设备。
我们需要一个直流电机、一个电子调速器、一个电压源、一台示波器和一台频率计。
其中，电子调速器是用来控制电机转速的关键设备，电压源用来提供电机的工作电压，示波器用来观察电压、电流及转速波形，频率计用来测量电机转速。
其次，我们将电子调速器与直流电机进行连接。
首先，将电机的外壳接地，并将电机的两根输出线与电子调速器相应的输出端口相连。
然后，将电子调速器的输入端口连接到电压源的正负极，将电源的负极连接到地。
接下来，我们需要设置电子调速器的控制参数。
根据实验的要求，可以通过电子调速器上的调节按钮或旋钮来设置电机的转速。
我们可以根据实际需求来设置转速，观察电机的转速与频率计测到的数值是否一致。
然后，我们可以给电压源供电，并观察电子调速器是否正常工作。
可以通过示波器来观察电压和电流的波形，以及电机的转速。
如果波形和转速都正常，则说明直流调速系统可以正常工作。
最后，我们可以进行一些实际的调速实验。
可以通过改变电子调速器的控制参数，来改变电机的转速。
同时，可以通过示波器观察电机的电压和电流波形，以及频率计测到的转速数值，来验证实验结果的准确性。
通过这次实训，我们学到了直流调速系统的基本原理和设计方法。
这对于今后的工程实践和研究工作都有一定的帮助。
同时，我们也学会了如何使用电子调速器和相关的仪器设备，提高了我们的实验操作能力。
这次实训的结果也证明了我们的实验设计和操作的准确性和有效性。
以后，我们可以通过对实验结果的观察和分析，来进一步优化和改进直流调速系统的设计。
双闭环直流调速系统课程设计报告
1双闭环直流调速系统课程设计报告第一章主电路设计与参数计算调速系统方案的选择因为电机上网容量较大又要求电流的脉动小应采纳三相全控桥式整流电路供电方案。
电动机额定电压为220V 为保证供电质量应采纳三相减压变压器将电源电压降低。
为防止三次谐波电动势的不良影响三次谐波电流对电源的扰乱。
主变压器采纳 A/D 联络。
因调速精度要求较高应采纳转速负反应调速系统。
采纳电流截止负反应进行限流保护。
出现故障电流时过电流继电器切断主电路电源。
为使线路简单工作靠谱装置体积小宜采纳 KJ004 构成的六脉冲集成触发电路。
该系统采纳减压调速方案故励磁应保持恒定励磁绕组采纳三相不控桥式整流电路供电电源可从主变压器二次侧引入。
为保证先加励磁后加电枢电压主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合同时设有弱磁保护环节电动机的额定电压为 220V 为保证供电质量应采纳三相减 2 压变压器将电源电压降低为防止三次谐波电动势的不良影响三次谐波电流对电源的扰乱主变压器采纳D/Y 联络。
1.1 整流变压器的设计 1.1.1 变压器二次侧电压U2 的计算U2 是一个重要的参数选择过低就会没法保证输出额定电压。
选择过大又会造成延迟角α加大功率因数变坏整流元件的耐压高升增添了装置的成本。
一般可按下式计算即BAUUd2.112 1-1 式中 A-- 理想状况下α0°时整流电压 Ud0 与二次电压U2 之比即AUd0/U2B-- 延缓角为α时输出电压Ud 与 Ud0 之比即BUd/Ud0 ε——电网颠簸系数系数依据设计要求采纳公式11.2——考虑各样因数的安全BAUUd2.112 1-3由表查得A2.34 取ε 0.9 角α考虑 10°裕量则Bcosα 0.985222011.21061272.340.90.985UV 取 U2120V 。
电压比KU1/U2380/1203.2 。
1.1.2 一次、二次相电流 I1 、I2 的计算由表查得 KI10.816 KI20.816 考虑变压器励磁电流得取1.1.3 变压器容量的计算S1m1U1I1 1-4 S2m2U2I2 1-5S1/2S1S2 1-6 式中 m1、m2 -- 一次侧与二次侧绕组的相数表查得 m13m23 S1m1U1I13× 380×1415.6KVA由S2m2U2I23×110×44.914.85 KVA考虑励磁功率LP220×1.60.352kW 取 S15.6kvA 1.2 晶闸管元件的选择晶闸管的额定电压晶闸管实质蒙受的最大峰值电压TNU 乘以 23 倍的安全裕量参照标准电压等级即可确立晶闸管的额定电压 TNU 即 TNU 23mU 整流电路形式为三相全控桥查表得26UUm 则223236236110539808TNmUUUV 3-7 取晶闸管的额定电流选择晶闸管额定电流的原则是一定使管子同意经过的额定电流有效值TNI 大于实质流过管子电流最大有效值TI8 即 4 TNI 1.57AVTITI 或AVTI57.1TI57.1TIddIIKdI 1-8 考虑 1.52 倍的裕量AVTI1.52KdI 1-9 式中KTI/1.57dI-- 电流计算系数。
直流电机调速系统设计--实习报告
直流电机调速系统设计实习报告信息与控制工程学院**********2012-3-10一：设计任务：设计并制作一套直流电机调速系统，主要包括两部分：主电路部分和以单片机为核心的控制电路部分。
二：系统总体框图直流电源为24V单片机型号为STC12C5A16AD，此型号单片机有两路PWM，8路AD,有P0，P1，P2,P3口，每个口有四种方式。
输入用的是电位器，型号为103驱动用IR2125显示用的是共阳极型数码管码盘一圈有24个孔，每转一圈可产生24个脉冲三：主电路及驱动电路图图1：主电路图图2：驱动电路图四：主要测试结果这次测试我们组可以用旋钮实现转速的设定，能够用数码管显示转速，单片机输出占空比可调的PWM波，可以从0%调到100%，通过单片机系统与DC/DC电路系统的联调，能够实现对转速的开环控制，电机能够从零开始转动，实现可调，但调速效果没有想象中的好。
五：心得体会本次课程设计任务较重，而且时间较短，5天时间，我跟队友一起在完成设计任务的同时，学到了很多东西。
本次实习使我们对电气元件及电工技术有一定的感性和理性认识，对电工技术等方面的专业知识做了进一步的理解，并且将我们之前所学到的单片机、模电等相关知识结合掌握，运用到实践中。
此次课程设计，从电路设计到电路板的布局、焊接，再到程序的编写、下载、调试、实现，期间我们遇到很多问题，在我们努力及老师同学的帮助，最终顺利完成了任务。
课程设计实习是每一个大学毕业生必须拥有的一段经历，它使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识，也打开了视野，增长了见识，培养学生理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作能力，培养学生团结合作，共同探讨，共同前进的精神，为我们以后更好地服务社会打下了坚实的基础。
直流调速系统课设报告
摘要直流调速系统是一种通过对直流发电机输出电压的改变，从而达到调节直流电动机转速的目的的系统。
其系统简单地可以分为两种不同的方式，即单闭环直流调速系统和多闭环直流调速系统。
对于直流调速系统的分析和设计，需要从电压、电流、转速等三个方面重点进行研究分析，并且清楚反馈（包括正反馈和负反馈）系统和可逆系统的概念和应用。
从电源方面来看，直流调速系统中的可控直流电源随着电子技术与电力电子技术的发展已经在不断地更新换代，常用的可控直流电源主要包括旋转交流机组、静止可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三类。
其中旋转交流机组由于其设备多，占地大和运行费用高等多种缺点，所以现在几乎被市场所淘汰，而晶闸管交流装置现在已经成为了主流的装置设备系统。
从电流方面来看，要在操作和设计中，尽量避免环流的出现。
由于电动机绝大多数都为交流发电机，所以在进入直流调速系统之前，需要进行交流到直流的转化，这有就是直流发动机相对来说更昂贵一些的原因。
而在整个系统的分析中，电流的调节起到了至关重要的作用。
透过电流的变化，我们可以计算出转速的变化情况，从而在实际生产中，确保电动机的运转效率和工作状态。
从转速方面来看，这是整个系统中最为核心的一部分。
整个系统的所有流程和操作，最终的目的都是要让电动机取得一个合理的转速。
根据电动机本身的机械特性和实际生产的需求，来选择转速的调节。
一般情况下，转速要在额定转速下进行选择。
而且对于最大超调量而言，转速本身也有一定的限制。
对于反馈系统和可逆系统来说，最关键的问题在于能否确定系统的无静差状态，从而最大限度地保证整个系统的运行。
针对西门子6RA24直流调速系统装置，从十二个实验题目来对其自动控制系统进行分析和研究，从而通过实际操作，数据分析以及图像的截取，来实现这一目的的最终实现。
关键词：直流调速系统西门子6RA24 单闭环双闭环系统优化目录1. 概述2. 课程设计任务及要求2.1 设计任务2.2 设计要求3. 理论设计3.1 方案论证3.2 系统设计3.2.1 结构框图及说明3.2.2 系统原理图及工作原理3.3 单元电路设计3.3.1 单元电路工作原理3.3.2 元件参数选择4. 系统设计4.1 软件设计4.2 编程过程4.2 编程结果5. 安装调试5.2 安装调试过程5.3 故障分析6. 结论7. 使用仪器设备清单8. 收获、体会和建议9. 参考文献1、概述SIMOREG DC Master 6RA24 系列全数字直流调速系统是当前工业控制领域广泛应用的技术，其操作非常简单，并且不需要专门的编程知识，所有设置均可通过参数设定设备进行。
全数字直流调速系统课程设计大学自动化专业课程设计报告 精品
自动控制系统课程设计设计题目：全数字直流调速系统课程设计班级：自动化1006班学号：20103074姓名：李文博指导教师：高明王彦婷设计时间：2013年7月1日~2013年7月19日摘要众所周知，执行机构分为电动、气动及液压三种，而电动执行机构占据了最主要的部分。
在电动的执行机构中，直流电动机因其具有良好的调速特性，被工业界广泛的应用。
直流调速方式有很多种，但是通过改变电动机电枢电压，方便可靠，并且可以做到无级调速，备受工程师偏爱。
本文首先从理论上将传统的直流调速系统和全数字的直流调速系统进行阐述，对比了晶闸管-电动机调速系统和全数字调速系统的特点，并着重介绍了应用全数字调速系统的优势；然后分别介绍了开环调速系统，转速单闭环调速系统，电流单闭环调速系统，转速电流双闭环调速系统的结构，并做出了分析。
本文还通过软件设计的方法实现了8个基本实验和2个综合实验，并详细的对系统功能，系统原理，参数设置，运行曲线分析。
通过这10个实验，我们大体上学会了使用6RA70全数字调速系统，并且能利用软件设计实现开环，单闭环，双闭环，特殊给定等实验，这些实验大多数来自工业现场的要求，通过这些实验，我们也初步具备了一些调试经验和能力。
本文的最后，我们还对我们实验过程中遇到的故障进行了记录和分析，这对我们以后的调试来说，是宝贵的经验，在我们再次碰到同样的问题时，我们能轻而易举的将其解决。
这次课程设计对我们每个学生都是一次非常难得的机会，将我们课程上学到的理论知识进行实践，做到学以致用。
作为工科学生，我们不仅要学得好，还要用得好。
关键词：电动直流调速系统全数字调速系统故障分析目录摘要 (I)1. 概述......................................................................................................................................... - 2 -2. 课程设计任务及要求............................................................................................................. - 2 -2.1 设计目的和任务........................................................................................................... - 2 -2.2 设计要求....................................................................................................................... - 3 -3. 理论设计................................................................................................................................. - 3 -3.1方案论证........................................................................................................................ - 3 -3.1.1 传统的直流调速系统........................................................................................ - 3 -3.1.2 全数字直流调速系统........................................................................................ - 4 -3.1.3 6RA70直流调速控制器 .................................................................................... - 4 -3.2 系统设计....................................................................................................................... - 5 -4. 设计实验题目......................................................................................................................... - 7 -4.1 熟悉6RA70直流调速系统的外部接线，掌握直流调速系统的结构...................... - 7 -4.2 学习DriveMonitor软件的使用方法........................................................................... - 7 -4.3 系统基本参数输入....................................................................................................... - 8 -4.4 速度电流双闭环调速系统的参数优化，系统的参数监视及分析 ........................... - 9 -4.5 速度电流双闭环调速系统的运行............................................................................. - 10 -4.6 斜坡函数发生器的参数设定及波形调整，改变斜率观察系统特性 ..................... - 16 -4.7 利用模拟量输出通道D/A 装换器实现系统电流及速度动态响应曲线的测试.... - 17 -4.8 将手动输入给定改为方波发生器给定，直流电动机正反转调节及显示错误！未定义书签。
课程设计siemens直流调速系统6ra70课程设计报告
本文介绍了，基于SIEMENS直流控制系统装置，进行的相关的直流调速系统的分析和设计。
直流电动机具有良好的起动、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。
从控制的角度来看，直流调速系统是一种通过对直流发电机输出电压的改变，从而达到调节直流电动机转速的目的的系统。
直流调速系统中，虽然开环调速系统也能在一定的转速范围内实现无极调速，但却难以满足生产工艺对静差率与调速范围的综合要求。
只有按反馈控制原理构成的转速闭环系统，才是减小或消除静差速降的有效途径。
闭环控制系统又包括单闭环控制系统和多闭环控制系统。
在控制过程中，系统既要控制电动机转速，实现无静差调节；又要控制电动机电枢电流，使系统在充分利用电动机过载能力的条件下或得最快的动态响应，转速、电流双闭环直流调速系统很好的解决了这个问题。
基于西门子6RA70直流调速系统装置，从九个实验题目来对自动控制系统进行分析和研究，通过实际操作，数据分析以及图像的截取，来实现直流调速系统的分析、设计，并通过matlab的建模与仿真探究最优化参数，且在电动机上实现。
关键词：直流调速系统，西门子6RA70，开环，单闭环，双闭环，matlab摘要 (1)1 概述 (4)2 课程设计任务及要求 (5)2.1 设计任务 (5)2.2 设计要求 (5)3 理论设计 (6)3.1 方案论证 (6)3.2 系统设计 (6)3.2.1 结构框图 (6)3.2.2 系统原理图及工作原理 (7)3.3 单元电路设计 (7)3.3.1 单元电路工作原理 (8)4 设计实验题目 (11)4.1 熟悉6RA70直流调速系统的外部接线，掌握直流调速系统的结构 (11)4.2 学习DriveMonitor软件的使用方法 (11)4.3 系统基本参数输入 (12)4.4 速度、电流双闭环调速系统的参数优化，系统的控制参数监视及分析 (15)4.4.1 参数优化 (15)4.4.2 参数监视与分析 (15)4.5 速度、电流双闭环调速系统的运行 (16)4.5.1 双闭环调速系统的动态特性 (16)4.5.2 双闭环调速系统的跟随性能 (19)图4-12双闭环调速系统的跟随性能 (20)图4-13双闭环调速系统的跟随性能 (20)图4-14双闭环调速系统的跟随性能 (21)4.5.3 双闭环调速系统的抗扰性能 (21)4.6 斜坡函数发生器的参数设定及波形调整，改变斜率观察系统特性 (23)4.6.1 参数设定与波形调整 (23)4.6.2 系统特性分析 (27)4.7 利用模拟量输出通道D/A转换器实现系统电流及速度动态响应曲线的测试 (27)4.8 电机给定运行轨迹控制系统的分析与设计 (28)4.8.1给定波形不同时的系统运行轨迹 (28)4.8.2 速度和电流环P、I不同时的系统运行轨迹 (30)4.9 电机模型的辨识与参数优化 (39)4.9.1 控制系统计算机仿真的过程 (39)4.9.2 Matlab建模与仿真 (41)4.9.3 转速环与电流环断开操作 (41)4.9.4 线性系统离散化 (41)4.9.5 离散系统的模型辨识 (42)4.9.6 离散系统连续化 (45)4.9.7 Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析 (48)4.9.8 对比仿真图像与实际图像 (52)5 结论 (55)6 使用仪器设备清单 (56)7 收获和体会 (57)8 参考文献 (58)1 概述SIMOREG DC-MASTER以其高度运行可靠性和使用性在世界范围内的各个工业领域著称，其操作非常简单，并且不需要专门的编程知识，所有设置均可通过参数设定设备进行。
直流调速系统实训报告
一、实训目的1. 理解直流调速系统的基本原理和组成。
2. 掌握直流调速系统的调试方法和步骤。
3. 熟悉晶闸管直流调速系统的控制原理和电路连接。
4. 通过实际操作，加深对理论知识的理解和应用。
二、实训内容本次实训主要涉及以下内容：1. 直流调速系统的基本组成和原理。
2. 晶闸管直流调速系统的电路连接和调试。
3. 直流调速系统的性能测试和分析。
三、实训过程1. 直流调速系统的基本组成和原理直流调速系统主要由直流电动机、晶闸管整流器、触发电路、平波电抗器、调节器等组成。
其工作原理是：通过改变晶闸管的导通角，控制整流电路输出的直流电压，从而实现直流电动机的调速。
2. 晶闸管直流调速系统的电路连接和调试(1) 晶闸管整流电路的连接首先，根据实训要求，将晶闸管整流电路的各个元件按照电路图进行连接。
连接过程中，注意各个元件的极性、顺序和焊接质量。
(2) 触发电路的连接触发电路的连接相对简单，主要是将触发电路的各个元件按照电路图进行连接。
连接过程中，注意触发电路的电源电压和触发脉冲的频率。
(3) 调节器的连接调节器是直流调速系统的核心部分，其连接相对复杂。
首先，将调节器的输入端接入晶闸管整流电路输出的直流电压，再将调节器的输出端接入触发电路。
连接过程中，注意调节器的参数设置和反馈环节的连接。
(4) 调试在电路连接完成后，进行系统的调试。
首先，检查各个元件的连接是否正确，然后进行系统的空载调试。
在空载调试过程中，观察晶闸管整流电路的输出电压和直流电动机的转速是否正常。
如不正常，则检查电路连接和元件参数。
3. 直流调速系统的性能测试和分析在系统调试正常后，进行性能测试。
主要测试以下指标：(1) 调速范围：在给定输入电压下，直流电动机的转速变化范围。
(2) 调速精度：在给定输入电压下，直流电动机转速的稳定性和准确性。
(3) 动态响应：在给定输入电压变化时，直流电动机转速的响应速度和稳定性。
测试过程中，记录各个指标的数据，并进行分析。
直流调速系统课程设计报告
自动控制系统课程设计设计题目：全数字直流调速系统班级：学号：姓名：指导教师：设计时间：摘要全数字直流调速系统是当前工业控制领域广泛应用的技术，其操作非常简单，并且不需要专门的编程知识，所有设置均可通过参数设定设备进行。
参数设定也可通过PC 的菜单提示进行，以实现快速地投入运行。
本文对SIMOREG DC Master 6RA70 系列全数字直流调速装置进行了系统地介绍以及使用方法和功能的说明。
文章主要就几个工业生产中比较基础的控制系统进行了详细介绍，主要包括：系统的初始参数输入与优化、直流电动机的高、低速调节、直流电动机的点动控制、直流电动机的爬行控制、电枢电流闭环控制、开环调速系统设定调整、单闭环调速系统设定调整等。
使用Driver Mon软件对其参数进行修改，并用示波器观察输出波形。
将实验波形与理论波形对比，对实验结果进行分析总结，最终得出结论。
关键字：6RA70，直流调速，双闭环，Driver Mon软件- 1 -目录摘要 .............................................................................................................................................- 1 -1. 概述........................................................................................................................................- 3 -2. 设计任务及要求.................................................................................................................- 4 -3. 理论设计 ..............................................................................................................................- 5 -3.1系统的连接.......................................................................................................................- 5 -3.2 系统的初始参数输入......................................................................................................- 6 -3.3 系统电流环、转速环参数自动优化..............................................................................- 7 -3.4 电枢电流闭环控制........................................................................................................- 9 -3.5 直流电动机的高、低速调节..................................................................................... - 10 -3.6 直流电动机的点动控制............................................................................................. - 10 -3.7 方波发生器................................................................................................................. - 12 -3.8 斜坡函数发生器......................................................................................................... - 13 -3.9 直流电动机的爬行控制............................................................................................. - 15 -3.10 固定值给定............................................................................................................... - 17 -3.11 单闭环调速系统....................................................................................................... - 17 -3.12 开环调速系统........................................................................................................... - 20 -4. 系统设计 ........................................................................................................................... - 22 -4.1系统简介........................................................................................................................ - 22 -4.2 实物接线....................................................................................................................... - 25 -5. 安装调试 ........................................................................................................................... - 26 -5.1安装调试过程................................................................................................................ - 26 -5.2 故障分析....................................................................................................................... - 29 -6. 结论..................................................................................................................................... - 31 -7. 使用仪器设备清单 ......................................................................................................... - 32 -8. 收获、体会和建议 ......................................................................................................... - 32 -9. 参考文献 ........................................................................................................................... - 33 -- 2 -1. 概述目前,随着交流调速技术的发展,交流传动得到了迅猛的发展,但直流传动调速在诸多场合仍有着大量的应用。
直流电机调速设计报告
西安郵電學院控制系统课程设计报告书系部名称：自动化学院学生姓名：23号：帖东杰19：赵立龙31：王泉27号：张翻35号：赛力汗专业名称：自动化班级：自动0804时间：2010年12月5日至2010 年12月17日直流电机的闭环调速系统设计一、设计要求利用PID控制器、光电传感器及F/V转换器设计直流电机的闭环调速系统。
2、设计方案分析器材：电路板、PID控制器、小型直流电机、LM331、ST151各一片电阻、电容若干、导线、LM324若干原理框图：输入输出减PID控制器直流电机F/V转换器Lm331光电传感器ST151注：1.输入电源信号与反映电机转速变化的电压信号的反馈调节电压信号，作为共同输入，通过PID控制器调节，驱动电机工作。
2.电动机转动叶轮，叶轮通过转动在光电传感器处产生脉冲信号并输入给F/V转换器；F/V转换器将频率信号转换为电压信号，将此作为反馈信号然后通过PID 控制器对输出电压进行校正。
四、硬、软件设计及背景知识介绍PID比例积分微分控制器1、PID控制器的简单介绍PID是比例P (Proportional)、积分(Integral)、微分D (Differential or Derivative)控制的简称。
在PID调节器作用下，我们可以对误差信号分别进行比例、积分、微分控制，调节器的输出作为被控对象的输入控制量。
According to Office Party of mass line education practice activities led group of unified arrangements, units main led to for cadres workers Shang a times party lecture, due to himself level limited, only put this stage concentrated learning of experience today and everyone common with learning exchange, purpose is let we further deep understanding mass line of connotation, insisted party of mass line, do masses work, following main from four a aspects told: a, and full awareness party of mass line education practice activities of major meaning Party's 18 major distinct proposed to focus on the party's advanced nature and purity, in the party, with "pragmatic and clean for the people" as the main content of the party's mass line and educational practice. This is comrade XI Jinping as party General Secretary and adhere to strictly administering the party, strengthen the party's major decision is in line with the public expectations and strengthening the construction of learning-orientedPID调节器的传递函数和电路连接如下图所示，在式中，Kp为比例增益，Ti 为积分时间，Td为微分时间。
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。
直流电机调速系统设计报告
直流电机调速系统设计报告学院：信息控制与工程学院班级：姓名：学号：___________________ 时间： _________________码盘和 光耦一设计任务设计并制作一套直流电机调速系统， 主要包括两部分：主电路部 分和以单片机为核心的控制电路部分。
设计要求、制作控制电路和主 电路，实现如下功能：（1）通过码盘和光耦得到一系列脉冲， 利用M 法、T 法或M/T法对这些脉冲在单片机中进行处理得到电机的转速， 在液晶或数码管 上进行显示；（2）DC/DC 电路能够正常工作，通过旋钮或键盘设定转速，并 能够通过电力电子电路输出合适的电压， 使电机的转速达到设定转速。
图1系统总体框图设计思路和设计过程在此次电路和软件的设计中，电机的转速的获得是通过光耦采集 脉冲传输到单片机的 INT0 管脚上进行中断，然后通过定时器 T0 产 生1s 的计时，计算在1s 内脉冲的个数为X ,由于电机上码盘上刻有 23个孔，那么电机的转速为3X 。
而转速的设定采用的是电位器，采 集 0-5V 的电压，通过单片机上P1.0 端口进行A/D 转换产生OOH-FFH。
PWM 的产生是由P1.3 口产生的，通过单片机的PCA 中的寄存器设定初始值，产生大约是40KHZ的PWM波。
通过驱动电路来改变电机的转速。
由于本次实习采用的是自主设计，需要同学们自己自行设计电路并编写程序，由于我之前并没有接触过这种设计，因此此次设计有很大的难度。
电源部分的设计由于之前都做过很多，这是很简单的，在当天下午我们基本上就完成了这部分。
至于单片机最下系统部分的电路和数码管显示的电路是参考老师给的关于STC12C5A16 AD型号单片机的技术资料上参考得到的。
驱动电路和主电路的设计是来源于网上的参考资料和从图书馆中借的书中，并与其他同学对照比较和在老师的帮助下完成的。
这部分花了比较长的时间完成。
由于课程设计之前我自己看过C语言编写单片机程序的书，再加上参考老师给的一些资料，所以完成起来不是特别难。
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前言1957年，晶闸管（俗称可控硅整流元件，简称可控硅）问世，到了60年代，已生产出成套的晶闸管整流装置，使变流技术产生根本性的变革，开始进入晶闸管时代。
到今天，晶闸管－电动机调速系统（简称V-M系统）已经成为直流调速系统的主要形式。
直流电动机双闭环调速系统在工程中应用广泛，为了使系统具有良好的动态性能必须对系统进行设计。
特别是大型的钢铁行业和材料生产行业，为达到很高的控制精度，速度的稳定性，调速范围等要求，又由于交流调速在当时尚未解决好调速控制问题，调速范围不大，控制精度低，快速性差等性能指标不满足生产工艺的要求，所以当时大量使用的是直流电动机调速系统，尤其是直流双闭环调速系统，它具有调速性能好，范围宽，动态性能好等优点，特别是设计简单方便，虽然随着控制技术以及电力电子技术的的发展，制造工艺技术的提高，大量出现交流调速的传动系统，但直流传动所具有的优点特征，至今仍大量广泛地使用直流调速。
在此本人就飞机生产制造行业中的对必不可少的四辊压压延机主传动直流电机的调速，作了以下设计，以满足飞机轮胎制造工艺的生产要求。
目录1．设计任务与要求1．1 设计任务1．2设计要求与技术指标1．3方案比较论证1．3．1 总体方案比较1．3．2 单元方案比较2．主电路设计2．1 主电路工作设备设计2．2 主电路保护设备3．控制电路设计3．1 电流调节控制器（ACR）设计3．2 速度调节控制器（ASR）设计4．实验验证4．1 实验目的、内容、参数的整定4．2 实验数据与曲线4．3 实验结论5．总结6．参考文献1． 设计任务与要求1.1 设计任务四辊压延机主传动直流调速系统的设计压延机生产线主要是生产飞机轮胎的生产线，而四辊压延机又是飞机轮胎生产厂家的最关键的生产设备。
它运行的质量直接影响生产出来的飞机轮胎的质量的好坏，也同时直接对对飞机安全性有重大的影响，所以对四辊压延机的控制是至关重要的。
（一） 生产工艺流程以及控制的要求（1） 生产工艺流程帘布放布机储布机 四辊压延主机（主机1， 2仓库放 接 前 储 前 干 四 后 2布 头 三 布 四 燥 辊 四 套机 疏 辊 架 辊 辊 压 辊 卷化 电 电 延 电 取机 动 机 主 机 机机 机（2） 控制要求1）在压延前，必须给干燥辊加热60~80度，给主辊加热到70度左右（不至于使得橡胶冷却硬化）。
2）所有直流电机可单动也连动，并要求电枢可逆。
3）联动时，前四辊主机与后四辊不允许单动，而前三电机可单独停（便于帘布的疏化接头），因有储布机架，也不影响后面的工作，卷取机也可以单独停（便于两台卷取换卷）4）两台压延主机必须同时启动，停车，或者加速，减速，而且它们的技术指标完全相同。
5）前张力区的张力（最大为1000KG ）通过前四辊电动机来控制，后张力区的张力（最大为1500KG ）由后四辊电动机来控制。
6）在给定压延张力情况下，其压延速度由操作人员通过改变主机的速度来达到。
例如压延速度升高，使得前张力升高，通过控制器使前四辊电动机升速，使前张力维持不变。
同理后张力减少了，使后四辊电动机升速，使得后张力维持不变。
从而联动时使主机的前后张力基本维持不变下，速度也达到协调。
1.2 设计要求与技术指标四辊压延机主传动机1，2其电动机参数完全一致，要求相同只设计其中一个即可，稳态无静差，电流超调量δi ﹪<=5﹪, 空载启动至额定转速时的转速超调量δn ﹪<=10﹪ ，且启动时尽量避免电流的过大冲击。
电机有关参数：kw P NOM 125= V U NOM 220= A I NOM 640= m in /750r N NOM = Ω=08.0Ra ，电枢回路总电阻 Ω=15.0R ，22.5.120M N GD =，电流过载倍数λ=1.51．3 方案比较论证1.3.1 总体方案论证对于直流电动机调速的方法有很多，而且各有它自己的优点和不足。
各种调速方法大致如下：（1）.弱磁调速通过改变励磁线圈中的电压Uf，使磁通量改变（Uf增大，磁通量增大；反之亦然）。
特点：保持电源电压为恒定额定值，通过调节电动机的励磁回路的励磁能力，改变电动机的转速。
这种调速方法属于基速以上的恒功率调速方法。
在电流较小的励磁回路内进行调节，因此控制方便，功率损耗小，用于调节励磁的电阻器功率小，控制方便且容易实现，而且更重要是可以实现无级调速，但由于电动机的换向能力有限以及机械强度的限制，速度不能调节太高，从而电动机的调速范围也就受到限制。
（2）.串阻调速顾名思义，在回路中串入一电阻（大小根据实际需要），使电机特性变软特点：在保持电源电压和气隙磁通为额定值，在电枢中串如不同阻值的电阻时，可以得到不同的人为机械特性曲线，由于机械特性的软硬度，即斜率不同，在同一负载下改变不同的电枢电阻可以得到不同的转速，以达到调速的目的，属于基速以下的调速方法。
这种方法简单，容易实现，成本低，但外串电阻只能是分段调节，不能实现无级调速，而且电阻在一定程度上消耗能量，功率损耗大，低速运行时转速稳定性差，只能适应对调速要求不高的中小功率电动机。
（3）.调压调速特点：在保持他励直流电动机的磁通为额定值的情况下，电枢回路不串入电阻，将电枢两端的电压（电源电压）降低为不同的值时，可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，属于恒转矩调速方法。
只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级调速，而且低速运行时的机械特性基本保持不变，所以得到的调速范围可以达到很宽，而且实现可逆运行。
但对于可调的直流电源成本投资相对其他方法较高。
又由于电力电子技术的发展，出现了各种的直流调压方法，大概有以下两种：1）使用晶闸管可控整流装置调速2）使用脉宽调制晶体管功率放大器基于以上特点，我们当前有3种方法可供选择。
方案1 弱磁调速系统采用弱磁调速。
由弱磁调速方法的特点可以看出：功率损耗小，特别是用于调节励磁的电阻器功率小，控制方便且容易实现，而且更重要是可以实现无级调速，为生产节约了生产成本。
这是它的优点。
但同时要注意到弱磁调速方法难以实现低速运行，以及可逆运行。
只能在基速以上运行，且电动机的换向能力以及机械强度的限制，速度不能调得太高，这就限制了它的调速的范围要求，针对我们要设计的目标调速系统，速度要求大约在750r/min,转速实现可逆，很明显这种调速方法难以做到这一点，必须要配合其他的控制方法才能实现，这样成本将会升高，而且控制将会变得复杂，失去了弱磁调速本身所具有的优点。
方案2 串阻调速系统采用串阻调速。
这种方法最大的优点就是实现原理简单，控制电路简单可靠，操作简便。
这种调速属于基速以下的调速方法，可以达到生产工艺对速度的要求。
但它外串电阻只能是分段调节，不能实现无级调速，而且电阻在一定程度上消耗能量，功率损耗大，低速运行时转速稳定性差，容易产生张力不平稳，难以控制，造成经常断带，严重影响轮胎生产的效率和质量。
方案3 调压调速系统采用调压调速的调速方法。
这种可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级调速，而且低速运行时的机械特性基本保持不变，所以得到的调速范围可以达到很宽，而且实现可逆运行。
这种方法完全满足了飞机轮胎生产工艺的要求，它是基速下，运行平稳，可实现正反转运行。
鉴于以上对各种调速可行性方案的论述，本系统将采用调压调速的调速方法以满足生产工艺的要求。
1.3.2 单元电路方案论证1.3.2.1 主电路方案论证：主电路主要是指电源装置和执行机构（直流电动机），由于电动机是我们的控制对象，所以在此就电源装置进行可行性和优越性比较论证。
直流电动机的调压调速方法有两种，具体是：1）使用晶闸管可控整流装置调速；2）使用脉宽调制晶体管功率放大器，即PWM 调压调速控制。
方案比较：（1）PWM 调压调速电源装置采用PWM调压，利用的基本思想是：冲量相等而形状不同的窄脉冲加载到具有惯性的环节上时，其效果相同。
即惯性环节的输出响应相同。
SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
图1 用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
图 2 PWM 调压电路图上图为PWM可逆电路，正反组分别对电动机供电，实现电动机的正反转运行。
首先它需要先将交流转换为直流，再通过H桥式电路直流斩波，调节输出电压的平均值。
这里同样需要逻辑控制正反组IBGT的导通与关断，以免发生直流直通短路。
这种方法虽然可以实现，但实现相对复杂，而且制动控制较为复杂，关键是IGBT容量相对晶闸管容量小，限制了电动机的容量不能做的很大。
（2）使用晶闸管可控整流装置调压调速通过晶闸管的导通角的移相，改变触发角，从而改变电压的导通时间，改变电压的平均值。
电路如下图所示。
图 3 晶闸管可控整流装置电路图电路特点：电路直接由交流转换为直流，所以效率比较高。
其次，整流装置是SRC，容量相对IGBT而言，比较大，电动机的容量就可以做的相对较大，可靠性也比较高，技术成熟等优点。
设计的对象电机系统的容量是125KW，可以很好地满足容量的要求，再次，触发电路也比较简单，有现成的集成触发电路，设计起来相对简单。
不过由于也存在正反组问题，所以也要考虑逻辑控制问题，以免发生环路导通短路事故。
综上所述，综合考虑比较两者的优缺点，可调电源电路采用后者，使用晶闸管可控整流装置调压调速。
1.3.2.2 控制电路方案论证：对电动机转速的控制调节方法有几种控制策略方法：（1）采用单环的速度反馈调节加上截止负反馈的方法（2）采用双闭环速度电流调节方法方案论证：1）采用单环的速度反馈调节加上电流截止负反馈方法，实现比较方便，快捷，成本低，而且系统调试等很简单。
但我们注意到，生产要求张力有最大的限制，如果采用这种方法，也就是说我们惟有将电流截止的幅值位置顶在张力最大的位置，但在启动过程中系统是非线性的，而且是一个复杂的动态过程，不能简单地将最大的张力时的电流值定为电流截止负反馈的限制值，不仅影响了电动机的启动时间，而且难以把握电流的动态过程，容易产生断带，张力不均匀等缺点。
2）采用采用双闭环速度电流调节方法，这种方法虽然初次头次成本相对而言较高，但它保证了系统的性能，保证了对生产工艺要求的满足，它既兼顾了启动时的电流的动态过程，又保证稳态后速度的稳定性，在起动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈。
达到稳态后，只要转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用很好地满足了生产需要。
由图4看出系统采用双环调节的性能优于单环的速度反馈调节加上电流截止负反馈方法，所以我们采用的控制器将选择为ACR与ASR。
外环为ASR，内环为ACR。