【正文】 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 目 錄 概 述 .................................................................................................................. 1 電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 .......................................................... 3 研究現(xiàn)狀綜述 .................................................................................................. 1 研究方法 .......................................................................................................... 1 直流電機(jī)調(diào)速原理 ................................................................................. 1 直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式 ......................................................................... 3 系統(tǒng)總體方案論證 .................................................................................................. 4 系統(tǒng)方案比較與選擇 ...................................................................................... 4 系統(tǒng)方案描述 .................................................................................................. 4 硬件電路的模塊設(shè)計(jì) .............................................................................................. 5 控制電路設(shè)計(jì) ................................................................................................... 5 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) ........................................................................................... 6 驅(qū)動(dòng)電路方案及參數(shù)描述 ............................................................................... 7 IR2110 驅(qū)動(dòng)電路中 IGBT 抗干擾設(shè)計(jì) ................................................ 7 IR2110 功率驅(qū)動(dòng)介紹 ............................................................................ 8 H 橋驅(qū)動(dòng)電路原理 ................................................................................. 9 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) ................................................................................................ 10 光電測(cè)速電路 ................................................................................................ 11 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 11 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和 速度控制程序設(shè)計(jì) ................................................................. 12 調(diào)速與測(cè)速程序設(shè)計(jì) ........................................................................... 15 PCA 捕獲模式 ...................................................................................... 15 PCA 脈寬調(diào)節(jié)模式 ........................................................................ 15 PWM 調(diào)制信號(hào)接收模塊 ................................................................... 16 ................................................................................................................... 19 結(jié)束語 .................................................................................................................... 19 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 20 致 謝 ...................................................................................................................... 21 附錄 1 原理圖 ........................................................................................................... 23 附錄 2 PCB 圖 .......................................................................................................... 24 附錄 3 程序清單 ......................................................................................................... 25 定時(shí)器程序 ..................................................................................................... 25 延時(shí)程序 ......................................................................................................... 26 LCD 顯示程序 ................................................................................................ 26 PWM 程序 ...................................................................................................... 30 電動(dòng)機(jī)調(diào)速程序 ............................................................................................. 32 主程序 ............................................................................................................. 35 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 1 電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 概 述 研究現(xiàn)狀綜述 20世紀(jì) 70 年代以來，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的技術(shù)、裝備變革。整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn) [1]。同時(shí)，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成為控制的電路的發(fā)展方向。使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代 [1]。 早期直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低 [2]。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。由于微處理器以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，全數(shù)字直流調(diào)速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。直流傳動(dòng)控制采用微處理器實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的 階段。采用微處理器控制，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化程度，智能化程度有很大改觀；采用微處理器控制，使調(diào)速系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單化，可靠性提高，操作維護(hù)變得簡(jiǎn)捷，電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速精度等方面達(dá)到較高水平。 現(xiàn)階段，我國(guó)還沒有自主的全數(shù)字化直流調(diào)速控制裝置生產(chǎn)商，而國(guó)外先進(jìn)的控制器價(jià)格昂貴，且技術(shù)轉(zhuǎn)讓受限，為此研究及更好的使用國(guó)外先進(jìn)的控制器，吸收國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化直流電機(jī)調(diào)速裝置的優(yōu)點(diǎn)，具有重要的實(shí)際意義和重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 研究方法 直流電機(jī)調(diào)速原理 直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式不同，直流電動(dòng)機(jī)分為自勵(lì) 和他勵(lì)兩種類型。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。但是對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下公式： TCCRCUn crc ?? 內(nèi)?? 其中： U— 電壓； R內(nèi) — 勵(lì)磁繞組本身的電阻； f— 每極磁通 (Wb)； Cc— 電勢(shì)常數(shù)； Cr— 轉(zhuǎn)矩常量 [3]。由上式可知，直流電機(jī)的速度控制既可采用電樞控制法，也可采用磁場(chǎng)控制法。磁場(chǎng)控制法控制磁通，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制 [4]，而電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差 [5]。所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的方法是電樞控制法。 圖 11 直流電機(jī)的工作原理圖 電樞控制是在勵(lì)磁電壓不變的情況下，把控制電壓信號(hào)加到電機(jī)的電樞上，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的改變電壓方法是在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)電阻，通過調(diào)節(jié)電阻改變電樞電壓，達(dá)到調(diào)速的目的，這種方法效率低、平滑度差，由于串聯(lián)電阻上要消耗電功率，因而經(jīng)濟(jì)效益低，而且轉(zhuǎn)速越慢，能耗越大 [6]。隨著電力電子的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的電樞電壓控制方法。如：由交流電源供電，使用晶閘管整流器進(jìn)行相控調(diào)壓；脈寬調(diào)制 (PWM)調(diào)壓等等。調(diào)壓調(diào)速法具有平滑 度高，能耗少，精度高等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用其中脈寬調(diào)制 (PWM)應(yīng)用更為廣泛。脈寬調(diào)速利用一個(gè)固定的頻率來控制電源的接通或斷開，并通過改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短，即改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此， PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。 圖 12 電樞電壓占空比和平均電壓的關(guān)系圖 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 3 根據(jù)圖 12，如果電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為 Vmax，占空比為 D= t1/T，則電機(jī)的平均速度為 ： D*Vmax=V *D，可見只要改變占空比 D，就可以 得到不同的電機(jī)速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的 [7]。 直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式 （ 1） 基于晶閘管作為主電路的調(diào)速系統(tǒng) 晶閘管的調(diào)速系統(tǒng)是采用分離元件設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)占用的空間大，控制角難于調(diào)整，且模擬器件的固有缺陷如：溫漂、零漂電壓等，導(dǎo)致電機(jī)的調(diào)速無法達(dá)到滿意的結(jié)果。晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難，性能較差，自動(dòng)化控制程度差，調(diào)速過程較為復(fù)雜，不利于工業(yè)生產(chǎn)和小功率電路中采用。另一問題是