直流电机调速控制系统设计-课程设计论文

指导教师评定成绩：审定成绩： 课程设计报告设计题目：直流电机调速控制系统设计学校： 重庆邮电大学移通学院 _学生姓名： 专 业：班 级： 学号： 指导教师： #TOC\o"1-5"\h\zR的估算式为：R=UNn——AG) (3)a aIN带入数值得，R=220X264—04*103G)=25.28(Q)a 2.642理想空载转速公式为：(4理想空载转速公式为：(4)n=—n—

oC①eNEU—IR式中，C9——aN-=—N N~a=0.102TOC\o"1-5"\h\zeNn nNN故，n=2157(r/min)0电磁转矩公式为：T—C9I—9.55C9I (5)NTNN eNN带入数值，得 T=9.55x0.102x2.64=2.571N直流电动机转轴上输出转矩为：T—9550PN (6)2N nN带入数值，得 T=9550x-0t=2.552N 1500空载转矩为： T—T—T=2.57-2.55=0.020N 2N故T时的转速为：n'=n-pT=21510 00 0所以，（0，n）和（T，n）两点分别为（0,2157）和（2.57,1500）.0 NN做出该直流电动机的固有机械特性曲线如下图所示：2.占空比的计算①n=500(r/min)时U=nC①+1r=500x0.102+2.64x25.28=117(V)eaa占空比二111x100%=53.5%220②n=1000(r/min)时U=nC①+1r=1000x0.102+2.64x25.28=168(V)eaa占空比二37x100%=76.7%220利用单片机A/D转换器输出控制直流电机两端电压，来控制转速。可采用简单的比例调剂器，其公式为：Y=Kp*e(t)其中：e(t)为偏差电压，即输入；Kp为比例系数；Y为输出。比例调节是最简单最基本的方式，调节器的输出与输入成正比，与调节比例系数成正比。速度测量电路原理说明和器件选择转速时工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的专属来表示。其单位是r/min。转速的测量方法很多，由于转速是以单位时间内的转数来衡量的，因此采用霍尔元器件测量转速时较为常用的一种测量方法。如3.12图所示，为速度测量电路的原理图：图3.12转速测量原理图霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为1、b、d。若在垂直于薄片平面（沿厚度d）方向施加外加磁场B，在沿1方向的两个断面加以外电场，则有一定的电流经过。由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛伦兹力，其大小为：f1=qvB式中：fl--洛伦兹力，q--载流子电荷，v--载流子运动速度，B--磁感应强度。这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面见的电位差称为霍尔电压。霍尔电压大小为： U=RxIxB/d（mv）HH式中：RH—霍尔常数，d元件厚度，B磁感应强度，I控制电流设K=R/d,则U=KxIxB（mv）HH HH其中，KH为霍尔器件的灵敏度系数（mv/mA/T），她表示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。应注意，当电磁感应强度B方向时，霍尔电动势也反向。若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化。根据这一原理，可以将一块永久磁钢固定在电动机的转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件收到磁钢所产生的磁场影响，古输出脉冲信号，器频率表和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。显示电路原理与芯片的选择显示电路采用74LS164串入并出的移位寄存器给出串行口扩展的3位LED显示接口电路。如图3.13所示，分别为74LS164寄存器的引脚图和功能图：

口口mEs叵m叵ABct23DssQQQQNooG图3.1374LS164引脚图和功能图7是位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（或）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟 每次由低变高时，数据右移一位，输入到， 是两个数据输入端（和 ）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。引脚说明：符号引脚说明DSA1数据输及□SB2数据输入Q0-C133'6输出GND7地(0V)CP0时钟输入】低电平到高电平边沿触发）muR9中央复位输入（低电平有效）Q4g710-13输出VCCU正电源显示电路：图3.14显示电路图3.14显示电路四、结论在本设计中，因为采用了PWM控制，所以具有PWM控制的特点：在对电机的转速控制方面，课大大节省能量。PWM具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点，可以大幅度降低成本和功耗。同时，系统的响应速度和稳定精度等指标比较好；电枢电流的脉动量小，容易连续，而且可以不必外加滤波电抗也可以平稳工作；系统的调速范围宽；使用元件少、线路简单。总而言之就是：操作简单，成本低，可控性好，系统的随动性能优秀，唯一不足的是对驱动电路的要求比较高。参考文献：[1]戴文进.电机与拖动.清华大学出版社.2008.[2]高玉芹.单片机原理与应用及C51编程技术.机械工业出版社.2011.陈伯时.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社.2012.陈益飞.计算机控制技术.国防工业出版社.2012.夏长亮.无刷直流电机控制系统.科学出版社.2009.http:〃/view/0a8da48ba0116c175foe4858.html/view/3927641.htm/view/aaa089ec102de2bd96058893.html/p-7989921759231.html/view/c37a94781711cc7931b71668.html/link?url=oYqYRvkljLAGkGlHX6rS4O1qUhGZkCuwgKLaFsgaCbv5NA2K0VBsxA2ESjIuibYUEHr3BuPT4vNsN3bdD4sFpTJWBdJHYR03c9PDoiqMe/view/3f2d43de50e2524de5187e32.htmlHYPERLINK"/view/df590856ad02de80d4d8401f