【正文】 使 Q5 和 Q8 的 ce 之間承受著反壓，這時(shí)，電樞電壓反向，并在一個(gè)周期內(nèi)正負(fù)相間，這時(shí)雙極式工作制的特征。 由前述的 PWM 控制工作原理可知，在程序進(jìn)行控制時(shí)，將一端的 PWM 信號(hào)占空比設(shè)為 0，則電動(dòng)機(jī)此時(shí)將受另一端輸入的 PWM 信號(hào)控制方向及轉(zhuǎn)速大小。 LED 顯示電路如圖 所示，是由一個(gè)共陽(yáng)極的四位一體的 LED 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。五個(gè)按鍵通過(guò)四個(gè)與門后與外部中斷 0、 1 口相連，則只要有按鍵按下，就會(huì)觸發(fā)外部中斷 0、 1。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中按下升速、降速或反轉(zhuǎn)鍵則能進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)升、降速 及反轉(zhuǎn)的控制。 ○ 2 最大輸出電流： 。 ○ 6 輸出晶體管安全區(qū)保護(hù)。安防系統(tǒng)中常見(jiàn)的光電開(kāi)關(guān)煙霧報(bào)警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來(lái)記數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)次數(shù)。這種新穎的光電開(kāi)關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動(dòng)式光電探測(cè)系統(tǒng)型電子開(kāi)關(guān)，本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速器硬件設(shè)計(jì) 27 它所使用的冷光源有紅 外光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光等，可非接觸，無(wú)損傷地迅速和控。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。 ○ 4 內(nèi)部熱過(guò)載保護(hù)。 其中， 7818 為輸出電壓為 12V 的三端固定正穩(wěn)壓器，具有內(nèi)部過(guò)流、熱過(guò)載和輸出晶體管安全區(qū)保護(hù)功能，電路使用安全可靠。程序上使用外部中斷 0、 1（ INT0、 INT1） 及鍵值掃描實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的控制。電阻的一端分別與相應(yīng)的顯示屏端口相接。它是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個(gè)通常是紅色的發(fā)光二極管組成，靠燈的亮滅來(lái)顯示字符。 I2 相當(dāng)于負(fù)載很輕的情況下，平均電流小，在續(xù)流階段電流很快衰減到零，于是 Q5 和 Q8 的 ce 間失去反壓，在負(fù)的電源電壓和電樞反電動(dòng)勢(shì)的合成作用下導(dǎo)通，電樞電流反向，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。 Q2 和 Q7同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其柵極驅(qū)動(dòng)電壓 U2=U7； Q5 和 Q8 同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其柵極驅(qū)動(dòng)電壓 U5=U8. 在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，當(dāng) 0=tton 時(shí)， U2 和 U7 為正，功率管 Q2 和 Q7 飽和導(dǎo)通，而 U5 和 U8 為負(fù)， Q5 和 Q8 截止。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC指令才能將 ALE 激活。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 端口引腳 第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存 編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。對(duì) P3 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上 拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 引腳號(hào)第二功能： T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) ， 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及 時(shí)鐘電路 。 ○ 2 引腳說(shuō)明 圖 單片機(jī)引腳圖 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 ，F(xiàn)lash 存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和 引腳完全兼容。 (1 )p TA k ??? 和上次與本次的偏差量即可。 數(shù)字式轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)原理 原理框圖 該系統(tǒng)原理框圖如圖 所示，轉(zhuǎn)速反饋控制環(huán)的調(diào)節(jié)是利用單片機(jī) 軟件實(shí)現(xiàn)的 PI 調(diào)節(jié)。 總之，采用 PI 調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，只要 *nU 不變，轉(zhuǎn)速 n 的數(shù)值也保持不變，與負(fù)載的大小無(wú)關(guān)；但是在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程中，任何擾動(dòng)都會(huì)引起動(dòng)態(tài)速度變化。 另外，采用比例積分控制的單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)，只是在穩(wěn)態(tài)時(shí)無(wú)差，動(dòng)態(tài)還是有差的。 圖 為單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中考慮到電流量不容易檢測(cè)并反饋，鑒于實(shí)驗(yàn)人員能力有限而將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)。 ○ 2 在電流內(nèi)環(huán)前向通道中的各種擾動(dòng)量，都會(huì)被有效抑制。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)，只能抑制被反饋環(huán)包圍的加在系統(tǒng)前向通道上的擾動(dòng)作用，而對(duì)諸如給定電源，檢測(cè)元件或裝置中的擾動(dòng)無(wú)能為力。 ○ 3 轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能 在閉環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)給定電壓 Un 不變時(shí)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化的所有因素統(tǒng)稱為系統(tǒng)的擾動(dòng)。若 U? =0 則控制電壓 0Pct UU K? ? ?,整流輸出電壓 0 0dU ? ，電動(dòng)機(jī)也就停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 0U??所以是有靜差系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。 ○ 3 系統(tǒng)的調(diào)速范圍大大提高 如果電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速都是額定轉(zhuǎn)速 nomn 且開(kāi)環(huán)及閉環(huán)系統(tǒng)要求的靜差率保持相同，則開(kāi)環(huán)調(diào)速范圍 (1 )nomop op S SnD n? ?? 式（ ） 閉環(huán)調(diào)速范圍 (1 )nomcl cl SnD Sn? ?? 式 (） 由上式可得 (1 )cl opKDD?? 式 (） 為使以上優(yōu)點(diǎn)充分顯現(xiàn)，關(guān)鍵是提高閉環(huán)系統(tǒng)的放大系數(shù) K，需設(shè)置檢測(cè)反饋裝置和足夠大系數(shù)的調(diào)節(jié)器，這樣閉環(huán)系統(tǒng)便能獲得較開(kāi)環(huán)系統(tǒng)硬得多的靜特性。圖 中設(shè)原來(lái)工作點(diǎn)為 A，負(fù)載電流為Id1，當(dāng)負(fù)載增大到 Id2 時(shí)，由于 Id2Id1， nd / td 0,轉(zhuǎn)速要下降，若開(kāi)環(huán)系統(tǒng)則速度必然降至 A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，而閉環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反饋電壓 U 下降，使比較后 nU?增大，通過(guò)放大后，使 d0U 從 d1U 增大到 d2U ，電動(dòng)機(jī)工作在 B 點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)速降較開(kāi)環(huán)時(shí)少得多。 dnn = +1 + + RU I對(duì) 給 定 前 向 通 道 各 環(huán) 節(jié) 乘 積 對(duì) 擾 動(dòng) 量 前 向 各 環(huán) 節(jié) 乘 積開(kāi) 環(huán) 放 大 倍 數(shù) 1 開(kāi) 環(huán) 放 大 倍 數(shù)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速工作原理 13 圖 開(kāi)、閉環(huán)系統(tǒng)靜特性 以上兩種形式上相似，但本質(zhì)上卻有很大不同，觀察圖 ，把兩者作一比較。 圖 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)框圖 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性 為分析系統(tǒng)的靜特性 ，突出主要矛盾，作如下假定：典型環(huán)節(jié)輸入輸出呈線性關(guān)系；系統(tǒng)在電流連續(xù)段工作；忽略直流電源和電位器內(nèi)阻。利用此偏差信號(hào)通過(guò)控制器（調(diào)節(jié)器）產(chǎn)生控制作用，自動(dòng)糾正偏差。因此必須采用閉環(huán)反饋控制的方法減小額定動(dòng)態(tài)速降，以增大調(diào)速范圍。 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 只通過(guò)改變觸發(fā)或驅(qū)動(dòng)電路的控制電壓來(lái)改變功率變換電路的輸出平均電壓，達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，稱為開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理 不同的生產(chǎn)機(jī)械，其工藝要求電氣控制系統(tǒng)具有不同的調(diào)速性能指標(biāo)，概括為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)速指標(biāo)。 ○ 4 單片機(jī) PWM 口 新一代的單片機(jī)增加了許多功能，其中包括 PWM 功能。這種方法要占用 CPU 大量時(shí)間，需要很高的單片機(jī)性能，易于實(shí)現(xiàn)，目前也逐漸被淘汰。脈寬調(diào)制信號(hào)也可方便地由數(shù)字方法來(lái)產(chǎn)生，目前有許多專用集成 PWM 控制電路，它們?yōu)槊}寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了方便，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。 PWM 開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)控制電路主要由脈寬調(diào)制器，功率開(kāi)關(guān)器的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路組成，其中最關(guān)鍵的部件是脈寬調(diào)制器。 ○ 2 調(diào)寬調(diào)頻法：保持 2t 不變，改變 1t ，從而改變周期 T （或頻率）。 在圖 中假定 IGBT 先導(dǎo)通 T1（忽略其的管壓降，這期間電源電壓 U 全部加到電樞上），然后關(guān)斷 T2，電樞失去電源，經(jīng)二極管 VD 續(xù)流。如果要求電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)，可用反并聯(lián)整流電路，是用直流斬波器降壓調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)， 它利用電力半導(dǎo)體元件的開(kāi)關(guān)作用控制加在電動(dòng)機(jī)兩端得通電時(shí)間，從而控制電動(dòng)機(jī)的輸入電壓。所以調(diào)速時(shí)效率基本不變。 圖 減小磁通轉(zhuǎn)速的變化圖 改變電樞供電電壓 U 當(dāng)勵(lì)磁電流、電樞回路總電阻都不變，僅改變電樞端電壓 U時(shí)，機(jī)械特性曲線是一組與固有機(jī)械特性想平行的直線，如圖 所示 。 這種調(diào)速方法是在勵(lì)磁回路串聯(lián)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般情況下，減小磁通，轉(zhuǎn)速升高。從式 看出氣隙磁通 ? 減小時(shí)，首先使理想空載轉(zhuǎn)速 N 增大，其次使機(jī)械特性的斜率變大。在大容量直流電動(dòng)機(jī)中一般不用這個(gè)調(diào)速方法。例如，在負(fù)載特性為 AB 線時(shí)，調(diào)速前后電樞電流 I 不變，電磁轉(zhuǎn)矩 T 不變，從電源輸入的電功率 P1=UI 也不變，由于轉(zhuǎn)速降低。如果所串電阻 R 能連續(xù)變化，電動(dòng)機(jī)調(diào)速也能平滑。這時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速 0 / eUnC?? ，而機(jī)械特性的斜率增大。 ○ 4 總結(jié)。 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)為：以單片機(jī)為核心，驅(qū)動(dòng)電路為主要執(zhí)行部件，由轉(zhuǎn)速環(huán)、顯示器、控制按鍵組成。由于它具有良好的線性調(diào)速特性，簡(jiǎn)單的控制性能 ，高效率，優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性，現(xiàn)在仍是大多數(shù)調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)選擇。 在國(guó)防、文教、醫(yī)療及日常生活中也廣泛應(yīng)用各種小功率的電機(jī)。 直流電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種用途的生產(chǎn)機(jī)械。 總結(jié) 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)直流電氣傳動(dòng)在起制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度、調(diào)速范圍、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面都 提出了更高的要求，這就要求大量使用直流調(diào)速系統(tǒng)。如西門子公司生產(chǎn)的 SIMOREGK 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒 論 3 6RA24 系列整流裝置為三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊，用于直流電機(jī)電樞和勵(lì)磁供電，完成調(diào)速任務(wù)。 ○ 3 單神經(jīng)元自適應(yīng)智能控制的方法。用于大功率的 2021KW 系列產(chǎn)品也開(kāi)始在某些大型軋機(jī)上試用。操作維護(hù)方便，使得電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)精度可達(dá)較高水平，靜動(dòng)態(tài)各項(xiàng)指標(biāo)性能均能較好地滿足工業(yè)生產(chǎn)中高性能電氣傳動(dòng)的要求。 目前，電機(jī)調(diào)速控制模塊主要有以下三種： ○ 1 采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整直流電機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的； ○ 2 采用繼電器對(duì)直流電機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整； ○ 3 采用由 IGBT 管組成的 H型 PWM 電路。電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分所用的功率器件亦經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代。但發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助設(shè)備，因而體積大，費(fèi)用高，效率 低，安裝需有地基，運(yùn)行有噪聲，維修困難等。這種方法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。 關(guān)鍵字 ： 直流電機(jī)， AT89S52， PWM，調(diào)速 ，數(shù)字式 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT III ABSTRACT The dc motor is a widely used machine in various occasions The speed regulating system is used to satisfy the requirement that the speed of dc motor be controlled over a range in some applications. In this experiment the digital Closeloop control system is based on used PI regu