基于PROTEUS仿真的直流电机控制的设计与实现开题报告.doc

湖 南 工 业 大 学 科 技 学 院毕业设计（论文）开题报告 （2011届）教 学 部： 机电信息教学部 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 唐海雄 班 级： 0701 学号 0712140135 指导教师姓名： 刘剑 职称 教授 2011年 1 月 7 日题目：基于PROTEUS仿真的直流电机控制的设计与实现1. 结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写15002000字左右的文献综述。（小四号宋体，行距20磅）随着现代科学技术的不断更新发展，电动机技术已经频频出现在科研，军事，教育，工业，以及人们的日常生活之中。尤其是在现代工业和家用电器类之中扮演着越来越重要的角色。在这个电子技术，数控技术日新月异的时代，我们的电机控制技术也日趋成熟，变得越来越复杂，越来越精确，越来越易于实现。在目前的实际运用方面，主要出现的有步进电机和直流电机两大类，它们在不同的领域中都起着比较核心的作用。本课题着重讲述常用直流电动机的控制的科技与实现。在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流电动机作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。电机调速问题一直是电子及自动化领域比较重要的问题之一。不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。直流电机脉冲宽度调制调速产生于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。随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。单片机以其小巧灵活，成本低，功能强大、可靠性高、易于产品化等优点，广泛地应用在生活、生产的各个领域。微电子学的迅速发展和微型计算机的普及与应用，为直流电动机的应用开辟了广阔前景，使得以往用硬件电路构成的庞大复杂的控制器得以用软件实现，既降低了硬件成本又提高了控制的灵活性，可靠性及多功能性。由单片机作为直流电机的控制器具有以下特点：1、使电路更简单。 模拟电路为了实现控制逻辑需要很多电子元件，使电路复杂。采用微机处理后，绝大多数控制逻辑可通过软件来实现。2、可以实现复杂的控制。为基础理由很强的逻辑功能，运算速度快、精度高，与大容量的存储单元，因此有能力实现复杂的控制。3、灵活性和适应性微处理得控制方式是由软件来完成的。如果需要修改控制规律，一般不必修改系统的硬件电路，只修改程序即可。在系统调试和升级时，可以不断尝试选择最优参数，非常方便。4、无需零点飘逸，控制精度高数字控制不会出现模拟电路中经常出现的零点漂移问题。无论被控制量的大小，都可以保证足够的控制精度。5、可提供人机界面，多机联网工作现在普遍采用单片机作为直流电机的控制器。实际上可作为电机控制器的元件还有很多种，例如工业控制计算机、可编程控制器、数字信号处理器。工业控制计算机科委功能强大，它有极高的速度、强大的运算能力和接口功能、方便的软件环境；但由于成本太高、体积大，所以只用于大型控制系统。 可编程控制器则正好相反，它只能完成逻辑判断、定时、计数和简单的运算。由于功能太弱，所以它只能用于简单的电动机控制。单片机介于工业控制计算机和可编程控制器之间，它有较强的控制功能，低廉的成本。人们在选择电动机的控制器时，常常是再先满足功能的需要的同时，优先选择成本低的控制器。因此，单片机往往成为优先选择的目标。从最近的统计数字也可以看出，世界上每年要有25亿片各种单片机投入使用。单片机是目前世界上使用量最大的微机处理器。直流电机具有调速性能好，启动转矩大，易于在大范围内平滑调速等优点，其调速控制系统历来在工业控制中占有极其重要的地位。随着电力技术的发展，特别是在大功率电力电子器件问世以后，直流电动机拖动将有逐步被交流电动机拖动取代的趋势，但在中、小功率的场合，常采用直流电机，只需对电枢回路进行控制，相对比较简单，特别是在高精度位置伺服控制系统、在调速性能要求高或要求大转矩的场所，直流电机仍然被广泛采用。所以，对直流电动机的速度控制，不管是在重要的工业生产，还是简单的生活家电制造中都是具有重要意义的，既能节约成本，又能方便快捷而且效率高。2.选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。（小四号宋体，行距20磅）选题依据：随着全国高校的普遍扩招，在校大学生人数急剧增加，各大院校特别是理工院校的实验设备采购资金以及维护费用也大大提高，本课题从实际出发，通过计算机与仿真软件PROREUS设计一套单片机实验仿真系统，从而节约学校的办学资金以及提高教学质量。本设计是从实际出发，通过利用单片机对直流电动机和交流电动机的控制及各种特性，用PROTEUS仿真软件对直流电机控制软硬件仿真调试而达到所需目的。通过本设计，来全面地培养与锻炼自己综合运用本专业知识分析问题和解决实际问题的能力。在电气时代的今天，电动机一直在现代化生产和生活中起着十分的重要的作用。无论是在农业生产、教育、交通运输、国防、医疗卫生、上网与办公设备，还是在日常的生活中的家用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制两种，简单控制是只对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件来实现。复杂控制是只对电动机的转角、转矩，电压、电流等物理量进行控制，而且有时往往需要非常精确的控制。以前对电动机的简单控制的应用很多，但是，随着现代步伐的迈进，人们对电子自动化的要求越来越高，使电动机的复杂控制逐渐成为主流。主要研究内容： 1、直流电机正反转控制。 2、直流电机调速控制。研究思路及方案： 1、在查阅、调研的基础上，进行总体理论分析与设计。2、整体方案设计（画出系统整体设计框图）。3、硬件设计（画出单片机、驱动外围电路等连接的电路原理图）。4、根据硬件设计，编制相应的控制软件。5、软件设计（编写相关程序）。6、采用PROTEUS软件完成直流电机控制软硬件仿真调试。3.工作进度及具体安排。（小四号宋体，行距20磅）2010年下学期1719周 查阅与课题相关资料完成开题报告及任务书。2011年上学期14周 学生毕业实习。5周 填写毕业实习报告，交毕业实习报告、毕业实习日记。512周 系统设计、模块设计，详细设计与实现。 10周 毕业设计中期工作检查。1315周 书写毕业论文，并在15周上交原文及译文。15周 上交毕业设计文档（包括电子版）。1516周 学生准备毕业答辩，毕业答辩