基于SSTE单片机的直流电机转速控制系统的研究与开发

基于SST89E554单片机的直流电机转速控制系统的研究与开发学生姓名：陈兆龙学号：04053307

专业班级：电气04-3班指导教师：刘丽萍李浩光目录第一章绪论第二章单片机软件设计及编程第三章系统硬件电路设计第四章电机的闭环控制第五章试验结果及结论致谢

第一章绪论

本系统以SST89E554单片机作为控制核心，以闭环控制为主要的控制思想，用C语言编写程序，通过单片机产生占空比可调的PWM波来控制直流斩波电路的输出电压，从而控制直流电机的转速。最后，通过单闭环速度控制来保持电机转速恒定。本系统的设计充分利用了单片机的优点，使得通用性得到了提高。单片机对电机控制有以下特点：

1.电路更简单，性价比好

2.速度快，精度高

3.具有很好的动、静态性能第二章单片机软件设计及编程2.1控制方案

本系统采用转速单闭环控制结构，为了保持系统抗干扰能力强和快速性好的特点，速度调节器采用位置式PI控制算法。采用SST89E554单片机的定时器功能来产生PWM波，通过PI调节来改变PWM波的占空比从而来改变电机电枢两端的电压，来控制电机的转速。2.2PWM波产生流程图

第三章系统硬件电路设计

系统硬件电路结构框图3.1光耦放大电路

3.2单相桥式整流电路整流电压平均值：

U0=0.9*U23.3

斩波主电路斩波主电路电路图：第四章电机的闭环控制

闭环控制原理图4.1数字PI调节器位置式与增量式PID算法对比：

（1）位置式算法每次的输出与整个过去状态有关系，算式中用到偏差的累积值，容易产生较大的累积误差；而增量式算法只与近几次的偏差采样值有关系，当存在计算误差或者精度不足时，对于控制量计算的影响较小。（2）增量式算法中，由于计算机输出只是输出控制增量，所以误动作时影响小，且必要时可用逻辑判断的方法去掉，对系统安全有利。（3）增量式算法不会产生积分失控，容易获得较好的调节品质；但是它的积分截断效应大，有静态误差。所以，在实际应用中，若执行机构不带积分部件，其位置和计算机输出的数字量一一对应，此时采用位置式；若执行机构带有积分部件（如步进电机），则采用增量式。

位置PI调节器算法

PK=KP*Er；

PI=KI*Er+PI1；

P=PK+PI；

式中：KP为比例环放大系数，

KI为积分环放大系数。4.2PI调节

流程图第五章试验结果及结论

5.1试验结果

1.突加负载当负载突然增加时，电机的转速下降，由测速发电机反馈回来的电压也会下降，由于给定电压Uk不变，则偏差e(k)增加，通过PI调节器的调节过程，PI调节的输出会变大，SST89E554单片机产生的PWM波的占空比增加。直流斩波电路输出电压即直流电动机的电枢电压增加，电机的转速n上升。从而使电机的转速保持不变

2.突减负载当负载突然减小时，电机的转速上升，由测速发电机反馈回来的电压也会上升，由于给定电压不变，则偏差e(k)减小，通过PI调节器的调节过程，PI调节的输出会减小，SST89E554单片机产生的PWM波的占空比会下降。直流斩波电路输出电压即直流电动机的电枢电压减小，电机的转速n下降。从而使电机的转速保持不变。5.2试验结论由PI调节器构成的闭环调速系统与开环系统相比，它能够有效地减小稳态速降。它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降。致谢本次毕业设计，我非常荣幸地得到李浩光老师认真、热情的指导。尤其是李浩光老师严谨的治学态度给我留下了深刻的印象。在毕业设计期间，虽然李老师自己的工作非常繁重，但他一直关注我的进度，对我