直流电机控制设计
24 v直流电机控制系统的设计
24 v直流电机控制系统的设计一、引言直流电机广泛应用于各种工业和商业领域，并且在家庭电器中也有着重要的作用。
直流电机的控制系统是保证其正常运行和精确控制的关键。
本文将介绍一个基于24 V直流电机的控制系统设计，并详细介绍其硬件和软件设计。
二、硬件设计1.电机选择：首先需要选择适合的直流电机，考虑到24 V电源的供电情况，选择功率合适的直流电机，同时也要考虑转速和扭矩等工作要求。
2.驱动器选择：直流电机控制系统需要一个驱动器来驱动电机。
驱动器的选择要根据电机的电流要求来确定，同时要考虑其与控制器的接口兼容性。
3.控制器设计：控制器是直流电机控制系统的核心部分，用于控制电机的转速、方向和加速度等参数。
控制器可以使用单片机、FPGA或者PLC等进行设计，根据需求选择合适的控制器，并编写相应的程序。
4.电源模块设计：由于直流电机采用24 V电源供电，需要一个稳定的电源模块来为系统提供稳定可靠的电源。
可以选择开关电源或者线性电源，并根据需求设计合适的电源模块。
三、软件设计1.控制算法设计：针对所需的控制任务，设计合适的控制算法。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
根据具体情况选择合适的控制算法，并编写相应的代码。
2.编程实现：根据控制算法的设计结果，使用相应的编程语言（如C、C++或者PLC编程语言）实现控制算法。
编程要考虑系统的实时性和稳定性，确保控制算法的准确性和可靠性。
3.用户界面设计：设计一个用户友好的界面，方便用户对控制系统进行操作和监控。
可以使用人机界面和触摸屏等设备，实现控制命令的输入和监测数据的显示。
四、系统测试与调试完成硬件和软件设计后，需要进行系统的测试和调试。
首先进行硬件连接和电源接入的测试，确保电路和连接没有问题。
然后进行软件编程的测试，包括控制算法的功能、编程的准确性和系统的可靠性等方面的测试。
最后进行整个系统的综合测试，包括与电机的实际联动测试、系统的稳定性测试和实际工作情况的测试等。
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ 摘要
本文主要介绍了直流电机驱动和控制电路的设计，该电路应用于基于MMZ系列直流电机的应用。
在电源连接之后，通过控制器连接电机和接收端，在控制器中的PWM调速模式控制直流电机的转速。
通过对电路图的分析，可以知道该电路可以实现直流电机的变频控制和调速控制功能。
该电
路的优点包括低成本，高可靠性，简单的操作等。
关键词：MMZ系列直流电机，变频控制，控制器，PWM调速
1绪论
随着信息技术的发展和人们生活水平的提高，各行业对电机的要求越
来越高，直流电机的应用非常广泛。
直流电机有很多优点，首先它的功耗低，其次它的抗干扰性强，可以承受比较大的风扇或水泵负荷，同时它还
具有可调速度和方向控制的特性，这使其在工业生产中起到了重要作用。
MMZ系列直流电机是一种新型的高性能直流电机，它具有较高的功率
和较低的噪声，大大降低了系统损耗，而且还具有良好的稳定性和可靠性，所以在工业自动化控制领域有着广泛的应用。
为了使电机具有良好的方向
控制特性和速度控制的功能，必须进行变频控制和调速控制，这就要求电
机配备有电源模块、控制器模块和接收端模块。
BLDC高效率无刷直流电机AC交流电机设计与控制计算方法
BLDC高效率无刷直流电机AC交流电机设计与控制计算方法一、BLDC无刷直流电机设计与控制计算方法1.电机参数选择：-首先确定设计要求和工作条件，选择合适的额定功率、额定转速和电源电压。
-根据负载特性和运行要求，确定电机的额定转矩和额定电流。
2.磁路设计：-根据电机工作条件和设计要求，计算磁路参数，如磁极数、磁路长度、气隙长度和磁路截面积等。
-选择合适的磁性材料，并计算所需的磁铁尺寸和磁铁磁场强度。
3.绕组设计：-根据电机的功率和电流要求，计算绕组的导线截面积和匝数。
-确定绕组的连接方式和绕组类型，如星型连接或三角形连接。
4.动态参数计算：-计算电机的转子惯量和动态响应时间，以评估电机的加速性能和响应能力。
-根据电机的回转电压常数和回转电流常数，计算电机的电磁时间常数。
5.控制方法选择：- 根据电机的设计、工作条件和控制要求，选择合适的控制方法，如Hall传感器反馈控制或传感器无刷控制。
-考虑电机的转速范围和负载变化，选择合适的控制算法和参数。
二、AC交流电机设计与控制计算方法1.电机类型选择：-根据应用要求和工作条件，选择适合的AC交流电机类型，如异步电机或同步电机。
-根据电源类型和频率，确定电机的极数和对应的额定转速。
2.参数计算：-计算电机的额定功率、额定电流和额定转矩，以满足工作条件和设计要求。
-根据电机的构造和负载要求，计算电机的额定电压和额定频率。
3.转子设计：-对异步电机而言，选择合适的转子类型和转子电阻，以满足起动和运行要求。
-对同步电机而言，确定磁极数和转子类型，计算转子电流和转子电压。
4.绕组设计：-根据电机的额定功率和电流，计组的参数，如导线截面积和匝数。
-根据电机的转矩和输出功率要求，选择合适的绕组连接方式和绕组类型。
5.控制方法选择：-对异步电机而言，选择合适的转矩控制方法，如恒转矩控制或矢量控制。
-对同步电机而言，考虑电机的转速范围和负载要求，选择合适的转速控制方法和参数。
永磁无刷直流电机控制系统设计
永磁无刷直流电机控制系统设计1.电机模型的建立：建立电机的数学模型是进行控制系统设计的第一步。
永磁无刷直流电机可以使用动态数学模型来描述其动态特性，常用的模型包括简化的转子动态模型和电动机状态空间模型。
简化的转子动态模型以电机的电磁转矩方程为基础，通过建立电机的电流-转速模型来描述电机的动态响应。
这个模型通常用于低频控制和电机启动阶段的设计。
电动机状态空间模型则是通过将电机的状态变量表示为电流和转速变量，用微分方程的形式描述电机的动态特性。
这个模型适用于高频控制和电机稳态响应分析。
2.控制器设计：经典的控制方法包括比例积分控制器（PI）和比例积分微分控制器（PID）。
比例积分控制器是最简单的控制器，通过调节电流的比例增益和积分时间来控制电机的速度。
这种控制器适用于低精度控制和对动态响应要求不高的应用。
比例积分微分控制器在比例积分控制器的基础上增加了微分项，通过调节微分时间来控制系统的阻尼比，提高系统的稳定性和动态响应。
3.参数调节：在控制器设计中，参数调节和整定是非常重要的环节，主要包括根据系统的要求选择合适的控制器参数，并进行优化。
参数调节可以通过试探法、经验法和优化算法等方法进行。
其中，试探法和经验法是相对简单的方法，通过调整控制器的参数值来达到稳定运行或者较好的控制性能。
优化算法可以通过数学模型和计算机仿真的方式进行，通过优化目标函数和约束条件，得到最合适的控制器参数。
总结起来，永磁无刷直流电机控制系统设计主要包括电机模型的建立、控制器设计和参数调节。
在设计过程中，需要根据系统的要求选择合适的控制器，通过参数调节和优化算法来提高系统的稳定性和动态性能。
直流电机控制系统校正装置设计
直流电机控制系统校正装置设计直流电机控制系统校正装置是一种电器设备，其主要功能是校正直流电机控制系统（包括模拟控制与数字控制系统）的输出信号，使其能够更加准确地控制直流电机的运转。
本文根据该装置的原理和特点，设计出了一种实用性较强的校正装置。
1. 设计原理直流电机控制系统中采用的一般是开环控制或闭环控制。
在开环控制中，输入信号与输出信号之间的误差较大，因此需要根据误差大小进行定期校正。
在闭环控制中，输入信号与输出信号之间的误差较小，但输出信号受到控制系统补偿系数的影响，这也需要进行定期校正。
根据上述原理，本文设计出来的校正装置可分为两种类型：（1）开环校正装置：其主要功能是根据输入信号与输出信号之间的误差大小，向控制系统输出一定的校正信号，从而达到校正控制系统的目的。
（2）闭环校正装置：其主要功能是根据控制系统输出信号的稳定性和精度，对控制系统的补偿系数进行校正，使输出信号更加准确。
2. 设计方案（1）开环校正装置开环校正装置通常由误差检测电路、校正电路、放大电路和输出电路组成。
误差检测电路主要作用是检测输入信号与输出信号之间的误差，校正电路将误差信号转换成校正信号，放大电路将校正信号进行放大，输出电路将校正信号输出给控制系统。
（2）闭环校正装置闭环校正装置由校正电路、反馈电路、放大电路和输出电路组成。
校正电路将误差信号转换成校正信号，反馈电路将输出信号反馈到控制系统输入端，放大电路将校正信号放大，输出电路将校正信号输出给控制系统。
3. 总结通过本文的设计，我们可以实现直流电机控制系统校正的目的。
在实际应用中，我们根据不同的实际情况选择相应的校正装置，从而使整个控制系统更加稳定、准确。
直流电机转速控制系统设计
直流电机转速控制系统设计一、控制系统框架1.检测部分：检测部分主要用于反馈直流电机转速信息。
常用的检测方法有编码器、霍尔元件和反电动势法等。
其中，编码器是一种精度高、稳定性好的转速检测传感器。
它通过感应转子上的编码盘，将转速转换为脉冲信号输出。
2.控制器：控制器是直流电机转速控制系统的核心部分。
它根据检测到的转速信息，与设定的目标转速进行比较，产生控制信号驱动执行器。
常用的控制器有比例控制器、比例积分控制器、比例微分控制器等。
其中，比例控制器通过调节输出信号的幅值来控制转速；比例积分控制器通过累积误差来产生输出信号；比例微分控制器则通过控制误差变化率来调节输出信号。
3.执行部分：执行部分主要用于控制电机的转速。
常用的执行器有功率晶体管、场效应管和三相半导体开关等。
其中，功率晶体管是最常用的直流电机转速控制器，它通过调节电路中的开关状态来改变电机的转速。
二、控制策略1.开环控制：开环控制是最简单的控制策略，它通过设定电机的输入电压或电流来控制转速。
缺点是无法对外部干扰和负载变化进行自动调节。
2.闭环控制：闭环控制通过反馈得到的转速信息来调整输入信号，实现对转速的控制。
闭环控制具有精度高、稳定性好的优点，适用于要求较高的转速控制场合。
三、系统参数调节1.参数估计：参数估计是指通过对电机特性进行建模，得到电机参数的估计值。
常用的方法有试验法和辨识法等。
2.参数调节：参数调节是通过对控制器的参数进行优化，以实现准确的转速控制。
常用的调节方法有PID调节和自适应调节等。
四、应用案例总结：本文详细介绍了直流电机转速控制系统的设计。
从控制系统框架、控制策略、系统参数调节和应用案例等方面进行了讲解。
通过合理的设计和调节，可以实现对直流电机转速的精确控制，满足不同场合的需求。
课程设计报告之直流电机控制(C语言版)
单片机课程设计学院：电气与信息工程学院班级：07级电气工程及其自动化3班设计者：设计名称:直流电机调速指导老师：张志文教授目录一. 课程设计题目及其实现目标 (3)二. 设计原理图 (4)三. 设计原理及其实现方法 (5)四. 流程图 (6)五. 程序清单 (7)六.课程设计心得 (13)一. 课程设计题目及其实现目标课程设计题目：直流电机调速实现的目标1）.通过键盘改变脉冲的占空比从而达到改变转速使得电机转速从高到低，从低到高2）.通过改变pwm的极性从而改变电机的转向，实现正反转3）.能够通过数码显示管显示电机的转速和电机的转向4）.通过启动键唯一启动电机，从而达到防止电机误启动的目的5）.能够通过键盘快速达到电机预先设定的速度和转向备注：由于没有传感器，所以本课程设计中没有设计测速模块，所显示的速度为理论速度，并非电机的实际转速二. 设计原理图注：本原理图采用proteus绘制三. 设计原理及其实现方法1. 速度调节的实现通过控制L298的使能端“允许”或者“禁止”，通过改变a （脉冲宽度）的值，从而达到控制PWM脉冲宽度调节电机转速的目的2. 转向的控制通过L298中的H桥，从AT89C51中的P1_6和P1_7输出控制信号控制BJT的基极电压，控制L298中H桥的BJT通断，从而达到控制电机转向的目的附：A. L298的原理图B.本设计所需要芯片以及作用AT89C51：单片机L298：控制电机驱动和转向74L408：四与门芯片8255A：用于扩展51端口，作显示用2803：显示缓冲用MAX239：串口通讯芯片四. 流程图五.程序清单#include<at89x51.h>#include<motor_ctr.h>#include<absacc.h>#include<stdio.h>#include<intrins.h>#define PA XBYTE[0x1FFF] //A口地址;#define PB XBYTE[0x3FFF] //B口地址;#define PC XBYTE[0x5FFF] //C口地址;#define CON XBYTE[0x7FFF] //*控制字地*/ ;uchar key=0; //定义key为全局变量uint a=100;uchar n=5; //单次增加的步长，用于输出脉冲占空比控制uint k1=0,mn=10; //设置mn为转向标志位uchar bai,shi,ge;uint seg_code[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x98,0xff}; //0~9的七段显示代码; /*THE MAIN PROCESS*/void main(){CON=0x80;P1_5=0; //使电机停转;TMOD=0x15; //定时器1工作在模式1TH1=0xFF; //定时器1的溢出中断时间为50ms；TL1=0xb0;ET1=1;TR1=1;while(1){key=GetKey();/*case 1~case 9是预先设定的速度，方便电机直接调节到该速度，避免通过’+’键调节*/ switch(key){ case '1': { a=10;break; }case '2': { a=25; break; }case '3': { a=40; break; }case '4': { a=55; break; }case '5': { a=70; break; }case '6': { a=90; break; }case '7': { a=110;break; }case '8': { a=130;break; }case '9': { a=150;break; }case '+': { P1_4=0;control();break; } //电机加速case '-': { control(); break;} //’-‘代表减速case '=': { P1_7=0; P1_6=1; mn=0;control(); break;} //电机顺时针转case 'c': { P1_7=1; P1_6=0; mn=1;control() ; break;} //逆时针转case '/': { control();} //‘/‘键按下时，电机开始转动default: break; //不影响电机运行}}}/*THE END OF MAIN PROCESS*//*THE INTERRUPTION FUNCTION*/void time()interrupt 3 //中断号为3，即是定时器1溢出中断{ //此处是计时50ms中断一次TR1=0; //此函数用于显示速度k1+=TL0;display(a/100,a%100/10,a%10,mn);/*if(count==51){sprintf(s,"%04d",k1%1000); //注意sprintf的用法；//确保有四位输出count=1;k1=0;}display(a,bai,shi,ge); */TH1=0x3c;TL1=0xb0;TH0=0x00;TL0=0x00;TR1=1;}/* THE INTERRUPTION FUNCTION *//*THE GETKEY FUNCTION WHICH W AS USED TO GET THE INFORMA TION FROM THE KEY *//*行信号从P1口的低四位读进，列信号从P2口的高四位读进*/uchar GetKey(){P1_0=0;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=1;P2_0=1;P2_1=1;P2_2=1;P2_3=1;_nop_();_nop_(); // 适当的延时以便消除抖动if(!P2_0)return '7';if(!P2_1)return '8';if(!P2_2)return '9';if(!P2_3)return '/';P1_0=1;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=1;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return '4';if(!P2_1)return '5';if(!P2_2)return '6';if(!P2_3){P1_4=0;return '*'; }P1_0=1;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=1;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return '1';if(!P2_1)return '2';if(!P2_2)return '3';if(!P2_3)return '-';P1_0=1;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=0;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return 'c';if(!P2_1){P1_4=0;return '0'; } // P1_4和P1_5脚通过一个“与”门用来防止误启动if(!P2_2)return '=';if(!P2_3)return '+';return 0;}/*延时程序*//*THE DELAY FUNCTION*/void delay(uint i){uint j,k;for(;i>0;i--)for(j=10;j>0;j--)for(k=10;k>0;k--);}/*THE DISPLAY FUNCTION*/void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge ,uint mn){PB=0x08; //0000 1000PA=seg_code[ge];delay(2);PB=0x04;//0000 0100PA=seg_code[shi];delay(2);PB=0x02;//0000 0010PA=seg_code[bai];delay(2);PB=0x01;//0000 0001PA=seg_code[mn];delay(2); //注意这儿的延时越短越好，应为处理终端的时间越短，对电机// 的实时性显示就越好；}/*THE CONTROL FUNCTION*//*由于参数a 是一个全局变量，代表着脉冲的占空比，每次调用函数时;必须注意参数a 值;*//* 如果按键为‘-’，‘+’（加速减速）以及‘c'，’=‘（正转反转）时，不需跳出循环，按其他键时，需要跳出循环，必须需要重新设置占空比*//* P1_4和P1_5脚通过一个“与”门用来防止误启动*/void control(){EA=1;while(1){if(a>=150)a=150; //设置了a 的最大值，限定了电机的最高速度if(a<=10)a=10; // 设置了a 的最小值，限定了电机的最高速度P1_5=1; // 与P1_4信号形成控制L298的控制信号达到控制转速的目的delay(a); // 调用延时，形成脉宽的调节P1_5=0; //电机逐渐停转;delay(160-a);/*以下的程序改变a 的值达到改变脉冲宽度的目的*/key=GetKey();if(key=='-') // 减速a=a-n;else if(key=='+'){a=a+n;} // 加速else if(key=='=') // 如果按下’=‘键，则电机顺时针转;{P1_6=1;P1_7=0;mn=0;}else if(key=='c') //反转{ P1_7=1;P1_6=0;P1_4=1;mn=1;}else if(key=='*'||key=='0') //如果按下停止键’*‘或者’0’;{ P1_5=0;P1_4=1; //ENA=0（P1_5=0）电机停转;break;}else if(key!=0) //如果没有按键按下，则继续在此while循环中运行{switch(key){case '1': { a=10; break; }case '2': { a=25; break; }case '3': { a=40; break; }case '4': { a=55; break; }case '5': { a=70; break; }case '6': { a=90; break; }case '7': { a=110; break; }case '8': { a=130; break; }case '9': { a=150; break; }default : break ;}}}EA=1;}附：motor_ctr.h FILEtypedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint ;extern uchar GetKey();extern void delay(uint i);extern void control();void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge ,uint mn);六.课程设计心得两周的课程设计结束了，总得算来，这两周的课程设计体会颇多。
永磁无刷直流电机控制系统设计
永磁无刷直流电机控制系统设计永磁无刷直流电机控制系统设计一、引言永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种新型的电动机，具有结构简单、运行可靠、效率高等优点，在工业、交通、家电等领域得到广泛应用。
为了实现对BLDC电机的精确控制，设计一个高效稳定的控制系统成为必要之举。
本文将分析和论述永磁无刷直流电机控制系统设计的一些关键要素和方法。
二、永磁无刷直流电机基本原理BLDC电机是通过控制电流通与断，使电机的一组定子绕组提供恒定的磁场，从而推动转子转动的一种电动机。
根据转子上磁极的个数，可以分为两极、四极、六极等型号的BLDC电机。
当定子绕组中的三个相位依次通断电流时，电机能够顺利运转。
三、BLDC电机控制系统设计要素1. 传感器信号获取为了控制BLDC电机的运行，需要获取电机运行状态的反馈信号。
常用的传感器有霍尔效应传感器和位置传感器。
霍尔效应传感器可以感知电机转子磁场的变化，提供转子位置的信息。
位置传感器则提供更加精确的转子位置反馈，用以计算电机的转速和角度。
2. 电机控制算法在BLDC电机控制系统中，常用的控制算法有直接转矩控制（Direct Torque Control，简称DTC）和磁场定向控制（Field Oriented Control，简称FOC）等。
DTC算法通过对电流和磁通矢量进行控制，能够在实时动态调整电机的转矩和速度。
FOC算法则是通过调整控制电流的矢量方向，实现对电机转矩和速度的精确控制。
3. 电机驱动器选型电机驱动器是BLDC电机控制系统中的一个重要组成部分，其功能是将控制信号转化为实际电机转子的驱动电流。
在选择电机驱动器时，要考虑电机的功率、电压范围、控制接口等因素。
常见的驱动器类型有电流型和电压型两种，根据电机的实际需求进行选择。
四、永磁无刷直流电机控制系统设计方法1. 系统硬件搭建首先需要根据电机的参数和要求，选取合适的传感器和驱动器，并进行硬件搭建。
基于proteus的直流电机的控制系统设计
基于proteus的直流电机的控制系统设计
基于Proteus的直流电机控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
下面是一个简单的设计流程：
一、硬件设计
硬件设计主要包括选择电机、电机驱动模块和控制电路等。
1.选择电机：根据实际需求和应用场景选择合适的直流电机。
2.选择电机驱动模块：选择合适的电机驱动模块，如H 桥电路驱动模块，根据电机的额定电压和电流选择合适的驱动器。
3.控制电路设计：设计控制电路，如PWM产生电路、信号放大电路、电源电路等。
二、软件设计
软件设计主要包括控制算法设计和编程实现两个方面。
1.控制算法设计：根据电机特性和控制要求设计合适的控制算法，如PID控制、模糊控制等。
2.编程实现：使用C语言等编程语言编写程序，实现控制算法和控制接口的设计，包括读取电机传感器数据、控制PWM波的产生和输出等。
三、系统仿真
使用Proteus进行系统仿真，可以验证硬件和软件设计的正确性和可靠性。
1.搭建电路模型：使用Proteus搭建电路模型，包括电机、驱动模块、控制电路等。
2.编写控制程序：使用C语言等编写控制程序，实现控制算法和控制接口的设计。
3.系统仿真：进行系统仿真，测试电机控制系统的性能和稳定性。
总之，基于Proteus的直流电机控制系统设计需要进行硬件和软件设计，使用仿真工具进行系统仿真，并验证系统的性能和稳定性。
最终，将系统部署到实际应用场景中，并进行监控和维护。
无刷直流电机控制系统设计
无刷直流电机控制系统设计无刷直流电机控制系统设计一、引言近年来，无刷直流电机由于其高效、低噪音和长寿命等特点，被广泛运用在各种领域，如电动汽车、无人机、工业机器人等。
无刷直流电机的控制系统是整个系统的核心，其设计的优劣直接影响到系统的性能和稳定性。
因此，对无刷直流电机控制系统的研究具有重要意义。
二、无刷直流电机基本原理无刷直流电机是一种将交流电转换成直流电的电机，其工作原理和普通直流电机基本相同。
传统的直流电机是通过换向器将直流电源提供的直流电转换成交流电，再通过电刷与换向器进行配合，使得电机能够正常转动。
然而，无刷直流电机通过内部的传感器，能够实时检测转子位置，在合适的时机切换相序，从而实现电机的转动。
其与直流电机相比，具有结构简单、寿命长、噪音低等特点。
三、无刷直流电机控制系统的组成无刷直流电机控制系统主要由传感器、电机驱动器和控制算法三部分组成。
1. 传感器传感器主要用于检测转子位置和转速等信息，常见的传感器有霍尔传感器、编码器等。
通过传感器获得的信息可以提供给控制系统，以便实时控制电机的工作状态。
2. 电机驱动器电机驱动器作为控制系统的核心部件，主要用于控制电机的转速和方向。
电机驱动器通常由功率放大器和控制电路组成，通过接收控制信号，控制电机的运行。
3. 控制算法控制算法是无刷直流电机控制系统的关键，常见的控制算法有电流反馈控制、速度反馈控制和位置反馈控制等。
通过对传感器获得的信息进行处理和分析，控制算法能够准确地控制电机的运行状态，实现所需的功能。
四、无刷直流电机控制系统设计无刷直流电机控制系统的设计需要考虑多个方面的因素，如控制精度、稳定性、响应速度等。
1. 选择合适的传感器传感器的选择直接影响到控制系统的精度和稳定性。
根据实际需求，选择适用的传感器，并进行合理的安装和校准。
2. 电机驱动器的设计电机驱动器需要根据电机的功率和转速等参数进行选择和设计。
选用合适的功率放大器和控制电路，确保电机能够正常工作，并满足系统的要求。
直流电机控制报告
一、设计题目硬件5；直流电动机控制设计要求：1）可控制启动、停止；2）根据给定转速和检测的转速，采用PWM脉宽调制控制转速，产生不同的占空比的脉冲控制电机转速；3）实现由慢到快，再由快到慢的变速控制；4）数码管显示运行状态。
扩展功能：实现定时启动，定时停止二、开发目的通过本项课程设计，对计算机硬件课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力，更好的理解计算机硬件课程中讲述的基本原理和概念。
通过使用的汇编程序，来实现占空比可调的方波发生器。
学习并掌握了8086/8088汇编语言编程方法，掌握了8255、8253、ADC0808、74LS154译码器、74LS273锁存器等芯片的基本结构和工作原理，掌握了芯片编程控制的方法。
三、小组成员分工及成果蒲艺文：编写程序，流程图绘制。
陈兴睿：构思草图，后期调试。
肖钦翔：绘制电路图，资料收集。
成果：绘制完成电路图，灌入程序，调试，完成直流电动机控制设计。
四、设计方案以及论证原理：与两个和一个组成地址锁存及译码电路。
和作为译码选择端和，地址分别为和（由译码电路可得到）是作为的三个计数器和控制器的地址（对应计数器1对应控制器）。
也作为的三组端口和其控制器的地址（对应A对应控制器）一，选择（使能端）控制器，写入控制字二，通过口依次输出。
1来启动。
三，等待转换，并通过口测试端口是否为高电平。
四，为高电平，则通过口接受转换后的电压数据（范围从）。
五，选择（使能端）控制器，写入控制字六，选择计数器1写入初始值为电压数据。
七，选择控制器，写入控制字。
八，选择计数器，写入初值，计数器即开始工作，到时输出负脉冲，经过反相器变为正脉冲，作为计数器的门控信号输入，来控制计数器重新计数，从而产生相应占空比的方波。
9检测输入端口电压是否改变，不改变原样输出；若改变，通过和控制改变占空比。
0的意思是脉宽调节也就是调节方波高电平和低电平的时间比一个占空比波形会有的高电平时间和的低电平时间，而一个占空比的波形则具有的高电平时间和的低电平时间占空比越大高电平时间越长则输出的脉冲幅度越高即电压越高如果占空比为那么高电平时间为则没有电压输出如果占空比为那么输出全部电压六、硬件原理图（包括芯片的选型介绍）原理图：:.玉日.前二Jg:.Wq=JXn..n»3C做科n?■IfjijT■科引er=is0P■咫F二1P3-53祝1芯片的选型介绍:主要功能：包括两大部分：和不断地从存储器取指令送入。
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。
基于PLC技术的直流电机转速控制系统设计
基于PLC技术的直流电机转速控制系统设计目录一、内容概括 (2)1.1 直流电机简介 (2)1.2 PLC技术概述 (3)二、系统需求分析 (4)2.1 控制要求 (6)2.2 性能指标 (6)三、系统设计 (7)3.1 系统结构设计 (9)3.2 PLC选型与配置 (10)3.3 传感器模块设计 (11)3.4 人机界面设计 (13)四、控制算法设计 (14)4.1 PID控制算法原理 (15)4.2 PID参数整定方法 (17)4.3 控制算法实现 (18)五、系统实现与调试 (20)5.1 系统搭建 (21)5.2 调试过程 (22)5.3 调试结果分析 (23)六、系统测试与应用 (24)6.1 测试环境与方法 (26)6.2 测试结果分析 (26)6.3 系统应用场景探讨 (28)七、总结与展望 (29)7.1 系统总结 (30)7.2 未来展望 (31)一、内容概括本文档主要探讨了基于PLC技术的直流电机转速控制系统的设计方案。
介绍了直流电机的基本原理和转速控制的重要性，以及PLC 技术在工业自动化中的广泛应用。
详细阐述了系统设计的目标、硬件选型、软件设计和实现方法。
在系统设计目标中，我们强调了高精度、高稳定性和实时性，以满足实际应用中对电机转速控制的高要求。
硬件选型部分，选择了功能强大的PLC作为控制核心，并配置了相应的输入输出模块和传感器，以实现对电机转速的实时监测和控制。
软件设计方面，采用了梯形图编程语言，编写了功能完善的控制程序，包括初始化、速度调节、故障处理等模块。
在实现方法上，我们描述了如何通过PLC编程实现对电机的速度控制，以及如何通过调试和优化，确保系统的稳定运行和高效性能。
本文档旨在为读者提供一个基于PLC技术的直流电机转速控制系统的设计思路和方法，具有一定的实用性和参考价值。
1.1 直流电机简介直流电机(DC Motor)是一种将电能转换为机械能的电动机，广泛应用于各种机械设备中。
基于单片机的直流电机控制风扇系统设计
基于单片机的直流电机控制风扇系统设计摘要：本文针对直流电机控制的风扇系统设计，采用单片机来实现控制功能。
本文首先介绍了直流电机的控制原理和常用的驱动方式，然后介绍了单片机的选择和控制算法设计，最后给出了具体的硬件设计和软件实现方案。
关键词：直流电机控制、单片机、驱动方式、算法设计、系统设计一、引言随着空调价格的下降和生活水平的提高，越来越多的人开始使用空调来调节室温。
但是空调的能耗较高，而且对环境的影响较大。
与之相比，风扇具有价格低廉、能耗小、使用方便等优点，在夏季调节室温时也是一种不错的选择。
为了提高风扇的使用效率和便利性，本文针对直流电机控制的风扇系统进行设计。
通过单片机实现对风扇的控制，可以实现多种控制方式和控制算法，增加风扇系统的智能化程度。
二、直流电机控制原理及驱动方式直流电机是一种最基本的电动机，它的转速和输出扭矩都与电机的电流成正比。
在直流电机控制中，常用的驱动方式有PWM调速和H 桥驱动。
PWM调速是通过改变占空比来改变电机的输出扭矩和转速。
在PWM调速中，需要将电机的速度信号反馈给单片机，并通过调整PWM输出的占空比来实现速度控制。
H桥驱动则是通过开关控制来改变电机正反转和速度。
在H桥驱动中，需要将电机的正反转信号和调速信号反馈给单片机，并通过控制H桥的开关状态来实现电机的控制。
三、单片机的选择和控制算法设计单片机的选择需根据具体控制要求来确定。
在本文中，采用STC单片机，其优点是有完善的周边设备和开发工具，可以快速完成控制算法设计和实现。
在控制算法设计中，需要考虑到风扇的启动特性和负载变化对电机转速的影响。
本文采用PID控制算法，实现对风扇转速的精确控制。
在控制过程中，需要对风扇的转速反馈信号进行滤波处理，避免由于噪声和干扰带来的控制误差。
四、系统设计在硬件设计中，需要选用适当的功率放大器和H桥驱动芯片，并根据调速和控制信号的特点来设计滤波器和保护电路。
在软件实现中，需要编写一系列的控制程序和驱动程序，通过串口通信和PC机进行交互，实现对风扇的智能控制和监测。
直流电机控制系统硬件设计
直流电机控制系统硬件设计
1. 概述
直流电机控制系统硬件设计是指设计一套能够控制直流电机运行的硬件系统，包括电机驱动器、控制器、传感器等组件。
本文将从硬件设计的角度出发，介绍直流电机控制系统的组成部分、功能要求和设计考虑。
2. 组成部分
直流电机控制系统通常包括以下组成部分：
•电机驱动器：用于控制电机的转速和方向，通常采用功率半导体器件如MOSFET、IGBT等控制电机的电流。
•控制器：负责执行控制算法，接收传感器反馈信息，并输出控制信号给电机驱动器。
•传感器：用于监测电机的转速、位置等状态信息，通常包括编码器、霍尔传感器等。
3. 功能要求
直流电机控制系统的硬件设计应满足以下功能要求：
•实现电机的准确转速控制；
•实现电机的正反转控制；
•实现电机的位置闭环控制；
•提供多种保护功能，如过流保护、过压保护等。
4. 设计考虑
在设计直流电机控制系统的硬件时，需要考虑以下方面：
•电机驱动器的功率匹配：根据电机的功率和转速要求选择适合的
驱动器。
•控制器的性能要求：控制器需要具备足够的计算能力和接口以实
现控制算法。
•传感器的精度和稳定性：传感器需要具备足够的精度和稳定性以
保证系统的准确性和稳定性。
•电路的布局和散热设计：确保电路布局合理，散热效果良好，以
提高系统的可靠性和稳定性。
5. 总结
直流电机控制系统硬件设计是实际工程中的重要一部分，设计合
理的硬件系统能够提高电机控制系统的性能和稳定性。
在设计过程中，需要充分考虑电机的功能要求、硬件组成部分、设计考虑等方面，以
确保系统能够满足实际应用需求。
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。
基于51单片机控制直流电机的设计
基于51单片机控制直流电机的设计设计目标：1.实现电机的正反转控制。
2.实现电机的速度控制。
3.实现电机的位置控制。
硬件设计：1.51单片机控制器：选择一款性能较好的51单片机，如STC89C522.直流电机：选择合适的直流电机，根据设计需求确定功率和转速。
3.驱动电路：为直流电机提供合适的驱动电路，可以选择H桥驱动芯片，如L298N。
4.传感器：根据设计需求，选用合适的传感器，如编码器、讯号灯等。
软件设计：1.系统初始化：对51单片机进行初始化设置，包括端口方向、定时器等配置。
2.速度控制：设计PID算法，实现对直流电机的速度控制。
通过读取传感器反馈的速度信息，与设定值进行比较，输出控制信号控制电机速度。
3.正反转控制：设计控制程序，读取输入信号控制直流电机的正反转。
可以通过输入按键、外部信号或者串口通信来实现控制。
4.位置控制：通过编码器等传感器读取直流电机的位置信息，与设定值进行比较，输出控制信号控制电机运动到目标位置。
5.通信功能：如果需要与其他设备进行通信，可以使用串口、蓝牙等通信模块实现数据传输。
设计步骤：1.确定设计需求：根据具体应用场景，确定控制电机的功能需求，包括速度控制、正反转控制和位置控制等。
2.硬件搭建：按照设计需求，选取合适的电机、驱动电路和传感器，并进行搭建和连接。
3.软件开发：根据设计目标，编写相应的程序代码，实现功能要求。
5.优化改进：根据实际使用情况，对系统进行优化改进，提高系统的性能和稳定性。
总结：基于51单片机控制直流电机的设计是一种常见的嵌入式系统开发方案。
通过合理选择硬件和设计软件，可以实现控制电机的速度、方向和位置等功能。
在实际应用中，还可以根据具体需求进行优化改进，使系统更加稳定和可靠。
- 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)。
河南科技大学
课程设计说明书
课程名称现代电子系统课程设计题目＿直流电机控制设计
学院＿＿电子信息工程学院＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿
学生姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
日期＿＿＿＿＿＿＿
课程设计任务书
（指导教师填写）
课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名专业班级
设计题目直流电机控制设计
一、课程设计目的
学习直流电机PWM的FPGA控制；
掌握PWM控制的工作原理；
掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；
了解基于FPGA的电子系统的设计方法。
二、设计内容、技术条件和要求
利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。
（1）基本要求：
a．速度调节：4档，数字显示其档位。
b．能控制电机的旋转方向。
c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。
（2）发挥部分
a．设计“去抖动”电路，实现直流电机转速的精确测量。
b．修改设计，实现直流电机的闭环控制，旋转速度可设置。
c．其它。
三、时间进度安排
布置课题和讲解：1天
查阅资料、设计：4天
实验：3天
撰写报告：2天
四、主要参考文献
何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社 2008.1
潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社 2006.10
齐晶晶《现代电子系统设计》实验指导书电工电子实验教学中心 2009.8指导教师签字： 2010年 12月30日
摘要
利用FPGA可编程芯片及VHDL语言实现了对直编程实现流电机PWM控制器的设计，对直流电机速度进行控制。
介绍了用VHDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM的产生模块、转向调节模块、转速控制模块、去抖动电路模块、电机转速显示等模块功能。
采用CPU控制产生PWM信号，一般的PWM信号是通过模拟比较器产生的，比较器的一端按给定的参考电压，另一端接周期性线性增加的锯齿波电压。
当锯齿波电压小于参考电压时输出低电平，当锯齿波电压大于参考电压时输出高电平。
改变参考电压就可以改变PWM波形中高电平的宽度。
若用单片机产生PWM信号波形，需要通过D/A转换器产生锯齿波电压和设置参考电压，通过外接模拟比较器输出PWM波形，因此外围电路比较复杂。
FPGA中的数字PWM控制与一般的模拟PWM控制不同，用FPGA产生PWM波形，只需FPGA内部资源就可以实现。
用数字比较器代替模拟比较器，数字比较器的一端接设定值计数器输出，另一端接线性递增计数器输出。
当线性计数器的计数值小于设定值时输出低电平，当计数值大于设定值时输出高电平。
与模拟控制相比，省去了外接的D/A转换器和模拟比较器，FPGA外部连线很少，电路更加简单，便于控制。
脉宽调制式细粉驱动电路的关键是脉宽调制，转速的波动随着PWM脉宽细分数的增大而减小。
直流电机控制电路主要由三部分组成：
（1） FPGA中PWM脉宽调制信号产生电路。
（2） FPGA中的工作/停止控制和正/反转方向控制电路。
（3）由功率放大电路和H桥组成的正反转功率驱动电路
关键词
直流电机、PWM、控制、速度、FPGA
目录
一. 任务解析 (5)
二. 系统方案论证 (6)
2.1 总体系统方案论证.................................................... (6)
2.2 系统原理与结构 (6)
2.2.1主要硬件芯片选择 (6)
2.2.2系统结构 (6)
三、直流电机控制模块设计 (7)
3.1速度控制模块设计 (7)
3.2 正反转、工作/停止控制计 (8)
3.3 闭环控制设计 (9)
四. 仿真调试，硬件功能验证 (9)
4.1模块仿真 (10)
4.1.1 PWM控制模块仿真 (10)
4.1.2 旋转方向控制模块仿真 (10)
4.1.3速度档位控制模块仿真...........................................`. (10)
4.2 硬件功能验证与误差分析 (11)
4.2.1 功能验证 (11)
4.2.2 误差分析 (11)
五、设计心得 (11)
六、参考文献 (12)
附页1（参考程序） (13)
附页2（系统整体原理图） (22)
封底（评语成绩） (23)
一、任务解析
本次设计利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。
根据题目的要求实现如下功能：a．速度调节：4档，数字显示其档位。
b．能控制电机的旋转方向。
c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。
d．设计“去抖动”电路，实现直流电机转速的精确测量。
e．修改设计，实现直流电机的闭环控制，旋转速度可设置。
本次设计采用单片大规模FPGA实现的发生的直流电机控制器，其中产生的PWM波具有脉冲中心对称、PWM周期和死区时间可编程等特点，且性能优异，灵活性和可靠性高，用数字比较器代替模拟比较器，数字比较器的一端接设定值计数器的输出，另一端接线性递增计数器输出。
与模拟控制相比，省去了外接的D／A转换器和模拟比较器，FPGA外部连线很少，电路更加简单。
而且通过总线数据或按键控制在系统调整脉宽数及数字比较器的设定值，从而实现对电机转速等参数的灵活控制。
该系统以芯片为控制核心，通过按键或上位机设定电机速度和PWM占空比，由FPGA的I／O口控制直流电机驱动芯片驱动直流电机的转动。
转速的测量由码盘完成，速度显示数码管来实现。
本系统是基于实现电机的恒速调节而进行设计的。
整个直流电机控制系统分为PWM模块、电机速度控制模块、电机方向控制模块、去抖动电路模块、电机转速显示等模块。
直流电机控制原理框图如图l所示。
PWM
图1：直流电机控制原理框图
二、系统方案论证
2.1 总体系统方案论证
方案一：采用线性控制方式进行直流电动机的控制。
此方式一般用于小功率电机平滑转速控制。
方案二：采用一般模拟PWM进行电动机的控制。
此方案外接有D/A转换器和模拟比较器，外部连线较多。
电路复杂、不便于控制，故该方案不理想。
方案三：采用FPGA 中的数字PWM进行电动机的控制。
该方案省去了外接D/A转换器和模拟比较器，外部连线比较少、电路更加简单、便于控制。
比较以上三种方案第二种方案比较简洁易于操作控制，综合各方面的因素最终选择第二种方案进行设计
2.2 系统原理与结构
2.2.1主要硬件芯片选择
Gw-48-PK2 中FPGA可编程芯片：
通过HDL语言与该可编程芯片实现了对直流电机的PWM控制
数码管：
实现对直流电机的档位、速度、预设速度的直观显示
按键：
实现了档位调换、速度预设、正反转控制、预设使能控制
累加器：
实现对红外传感信号的累加计数进而实现测速功能
示波器：
通过观察方波频率验证显示速度是否正确
2.2.2系统结构
本次设计系统硬件整体设计系统的整体框图如图2所示。
该系统以芯片为控制核心，通过按键或上位机设定电机速度和PwM占空比，由FPGA的I／O口控制直流电机驱动芯片驱动直流电机的转动。
转速的测量由码盘完成，速度显示数码管来实现。
本系统是基于实现电机的恒速调节而进行设计的。
系统分以下几个模块：转速调节模块，脉宽调制(PwM)模块，速度检测模块，串行通信模块。
图2：整体硬件系统框图
三、直流电机控制模块设计
3.1速度控制模块设计
本次设计是采用定制的PWM信号对直流电机速度进行控制该模块如图3所示
图3：PWM定制模块
该PWM模块通过对输入信号a和b两者的信号进行比较最终输出方波信号，该信号作用于开关晶体管的基极上，控制开关管的导通时间t，改变占空比，达到控制目的。
整个控制模块有信号发生电路、PWM速度控制电路、电机驱动电路等几部分组成。
整个控制模块采用了转速、电流双闭环控制结构，如图4所示。
在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出作为PWM的控制电压。
从闭环反馈结构上看，电流调节环在里面，是内环，按典型Ⅰ型系统设计；转速调节环在外面，成为外环，按典型Ⅱ型系统设计。
为了获得良好的动、静态品质，调节器均采用PI 调节器并对系统进行了校正。
检测部分中，采用了霍尔片式电流检测装置对电流环进行检测，转速还则是采用了测速电机进行检测，达到了比较理想的检测效果。
主电路部分采用了以GTR为可控开关元件、H桥电路为功率放大电路所构成的电路结构。
PWM方式是在大功率开关晶体管的基极上，加上脉冲宽度可调的方波电压，控制开关管的导通时间t，改变占空比，达到控制目的。
图4 是直流PWM系统原理框图。
这是一个双闭环系统，有电流环和速度环。
核心部分是脉冲功率放大器和脉宽调制器。
控制部分采用SG1525集成控制器产生两路互补的PWM脉冲波形，通过调节这两路波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，便能够实现对电机速度的控制。
图4：直流电动机PWM系统原理图
3.2 正反转、工作/停止控制模块设计。