直流电动机转速控制--开题报告

1、1 毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况1.1题目背景在现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，随着对生产工艺、 产品质量的要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调 速。对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。由于直流电动机具有优 良的调速性能，具有较大的启动转矩和良好的起、制动性能以及在大范围内实现平滑 无级调速，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，因此，能满足生产过程自动化系统 中各种不同的特殊运行要求，所以在要求高的起、制动转矩，快速响应和宽速度调节 范围的电气传动中，如轧钢，矿山采掘，海洋钻探，金属加工，纺织等场合，仍广泛

2、采用直流电动机作为执行电机的直流调速系统。1.2研究意义长期以来，直流调速拖动系统具有交流伺服电机的结构简单、运行可靠、维护方 便等优点，并且性能指标优于交流调速系统，所以直流调速系统一直在调速系统领域 内占重要位置。在工程实践中，有许多生产机械要求一定的范围内进行速度的平滑调 节，并且要求有良好的稳态、动态性能。直流调速系统的主要优点在于调速范围广、 静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在高性能的拖动技术领域中，相当长 时期内几乎都采用直流电力拖动系统。而直流伺服电机分为有刷直流伺服电机和无刷 直流伺服电机，有刷直流伺服电机调速范围宽、具有良好的稳定性，低速时速度的平 稳性；具有调速特

3、性硬，能承受频繁的启动、制动和正反转，成本低。对一些普通工 业和民用场合他们对成本比较敏感，因此设计能方便进行无级调速且有着良好调速特 性、成本低的直流电机调速系统有很重要的意义。1.3国内外相关研究我国现在大部分数字化控制直流调速装置依靠进口 ，直流调速系统的发展过程是 一个从简单到复杂、从开环到闭环的不断丰富完善的过程。最早的直流调速系统是通 过改变直流电动机电枢回路中的电阻来实现调速。虽然这种方法简单易行，设备制造 方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以 目前极少采用。随着单片机技术的日新月异，使许多控制功能及算法可以采用软件技术 来完成,不但为直流电

4、动机的控制提供了更大的灵活性，而且使系统能达到了更高的性 能,从而大大节约了人力资源，降低了系统成本，有效地提高了工作效率。目前，国内许 多大专院校、科研单位和厂家也都在开发全数字直流调速装置。2 本课题的主要内容和拟采用的研究方法或措施2.1课题主要内容1）直流伺服电动机调速系统总体方案设计，要求给出电路框图；2）自动模式软件分系统设计，通过改变 A/D输入端可变电阻来改变，D/A输入检 测量大小，进而改变直流电动机的转速，给出流程框图；3）手动模式软件分系统设计，在键盘上设置两个按键一一直流电动机加速键； 直流电动机减速键。在手动状态下，每按一次键，电动机的转速均按照约定的速率 改变。给出

5、流程框图。2.2研究方法本文初步设计的直流电动机转速监测系统的结构框图如下：总体设计原理2.2.1硬件模块介绍（1）单片机系统电路：单片机 MCS-51及其晶振，复位电路等；主要完成对外设 备的信号输出、反馈信号的处理、按键信号的处理等；（2）电机控制电路：以L298为核心，单片机输出信号通过L298转换后将其送给 电机，主要通过软件编程驱动相应的执行器来实现； L298为H桥驱动芯片，可以为负 载提供双向的电流。适合驱动 2相或4相的步进电机，也可以驱动 2台普通的有刷直 流电动机，驱动电流为2A（3）光电采集反馈系统：以光电对管为核心，主要完成对电机端转速的采样，送 单片机处理，确保输出信

6、号在运行期间变化缓慢或保持恒定；（4）人机接口电路：实现人机对话的功能，它包括键盘输入电路，可以输入控制指令，4位的LED显示器将最终经单片机处理的信号显示， 记录下来，以供参考或调用;（5）键盘：采用点触按键，按键附近有滤波电容，以消除可能的抖动；（6）显示器：采用了共阴极的数码管；2.2.2信号流程分析（1）检测电机的转速，并显示出来。（2） 单片机通过定时器每隔一定的时间对中断进行一次刷新，所记的数即电机的 转速，经过滤波处理后送数码管显示。（3）控制电路是一个键盘，送入 CPU后，经软件处理，产生相应的功能。键盘设 计一个加速键、一个减速键，当按下加速键后，经软件处理，使电机速度增加，反之 减速。3 预期成果形式。3.1毕业设计说明书1篇，不少于8000字；3.2完成直流电机调速系统的系统框图、电气原理图；3.3完成直流电机调速控制系统的软件系统流程图并提供原件明细表。4本课题的重点及难点，前期已开展工作。重点：直流伺服电动机调速系统的设计。难点：控制电路、驱动电路设计以及控制软件的编写。前期已开展工作：(1) 收集直流伺服电动机调速系统的相关资料