数字控制PWM双闭环直流调速系统课程设计.

山东理工大学

毕

业

设

计

课题：数字控制PWM的直流电机调速系统的课程设计姓名：嵇长发

学号：1011042088

班级：自动化1003班

院校：电气与电子工程学院

数字控制PWM的直流电机调速系统的课程设计

一、课程设计的目的

运用计算机控制技术对直流电机正反转运行进行控制，了解计算机控制的过程。对计算机的原理和内部结构有一定的认识和了解，设计的过程包括系统设计方案的设计，硬件的选择和设计，控制软件的设计。以便使我们对大学中所学的课程有一个更深的学习，使所有的课程综合在一起。

二、系统总体方案设计

1数字控制双闭环直流PWM调速系统的原理

采用转速、电流双闭环控制结构，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。检测部分中，采用了霍尔片式电流检测装置（TA）对电流环进行检测，转速环则是采用了光电码盘进行检测。

（直流调速系统课本P122原理图两者结合码盘测速）

2数字控制直流PWM调速系统的硬件结构

数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图

（直流调速系统陈伯时编著课本P101）

双闭环系统结构，采用微机控制；全数字电路，实现脉冲触发、转速给定和检测；采用数字PI算法。由软件实现转速、电流调节系统由主电路、控制电路、给定电路、显示电路组成

主电路：三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流PWM变换器得到可调的直流电压，给直流电动机供电.

主电路采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。

主电路

三、硬件选择

1.单片机选择

选择89S52单片机

以下是引脚图，以及引脚功能介绍

VCC：供电电压。

GND：接地。

P3.0 RXD（串行输入口）

P3.1 TXD（串行输出口）

P3.2 /INT0（外部中断0）

P3.3 /INT1（外部中断1）

P3.4 T0（记时器0外部输入）

P3.5 T1（记时器1外部输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

2.直流电动机选择

《电力拖动自动控制系统》陈伯时编P79

直流电动机：220V,136A,1460r/min,Ce=0.132V*min/r,允许过载倍数λ=1.5；晶闸管装置放大系数Ks=40;

电枢回路总电阻R=0.5Ω；

时间常数Tl=0.03s,Tm=0.18s,Ton=0.01s,

电流反馈系数：β=0.05V/A,(约等于10V/1.5*In)

四、硬件设计部分

1.键盘设计

采用8*2行列式键盘

输入给定转速时应注意的几个问题：（1）转速不足四位时，在前面加拨0凑够四位；（2）转速输入错误时，按取消键，显示器清空，重新输入值；（3）转速输入完成后，按确认键。

2·显示器设计

采用共阳极的发光二极管构成可以显示8位十进制的显示器，运行中前四个显示额定转速，后四个显示当前的实际转速值。

共阳极显示器，用74LS47驱动

3·8279芯片

8279引脚说明

DB0～DB7:双向数据总线

/RD、/WR:读写选通信号

/CS:片选信号

RESET:复位信号

CLK:时钟信号

A0:命令/状态或数据识别信号A=1,为写命令或读状态; A=0,为数据IRQ:中断请求信号

SL0～SL3: 矩阵扫描线

RL0～RL7: 检测输入线

/BD: 显示消隐信号

SHIFT: 扩展键位的换档信号,带上拉电阻

CTRL/STB: 控制键输入/选通信号输入,带上拉电阻

4.8279与单片机、键盘和显示器的外围总接线如图1示。

5.模拟ACR电流调节器设计

采用PI调节器

图在《电力拖动自动控制系统》陈伯时编P78

通过直流电机型号计算软件，以及检验近似条件P79

6.数字ASR转速PI调节器设计？？？？（《电力拖动自动控制系统》陈伯时编P114）

7.数模转换器DAC0832芯片:注输出要0—5V《单片微型计算机原理及应用》姜志海编P247

引脚介绍

Vcc:电源输入线

Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v)

AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地.

DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好

D0~D7：数字信号输入端。

ILE：输入寄存器允许，高电平有效。

CS：片选信号，低电平有效。

WR1：写信号1，低电平有效。

XFER：传送控制信号，低电平有效。

/ WR2：写信号2，低电平有效。

IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。

8放大器

同相放大器

反相放大器

9.PWM生成

原理介绍

用脉冲宽度调制的方法，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，从而改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。

PWM仿真