基于單片機(jī)的直流伺服電機(jī)pwm控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 紹 .............................................. 3 直流伺服電機(jī)簡(jiǎn)介 ........................................... 3 PWM 簡(jiǎn)介及調(diào)速原理 ......................................... 4 傳感器選擇 ................................................ 5 電路組成 ...................................................... 6 晶振電路 .................................................. 6 復(fù)位電路 .................................................. 6 單相橋式整流電路 .......................................... 7 調(diào)制電路 .................................................. 7 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................... 8 系統(tǒng)簡(jiǎn)介及原理 ................................................ 8 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 .................................................. 8 程序流程圖 ................................................... 10 建模 ...................................................... 11 控制框圖 ..................................................... 11 參數(shù)計(jì)算 ..................................................... 12 PWM 變換器環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型 ..................................... 14 仿真結(jié)果圖 ................................................... 14 總 結(jié) ....................................................... 16 參考文獻(xiàn) ..................................................... 17 附件 1：匯編設(shè)計(jì) .............................................. 18 附件 2： ..................................................... 20 1 前言 單片機(jī)的發(fā)展史 單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支 ,應(yīng)用面很廣 ,發(fā)展很快。這就是 SCM的誕生年代，“單片機(jī)”一詞由此而來(lái)。 MCS－ 51設(shè)置了經(jīng)典的 8位單片機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)， 包括 8 位數(shù)據(jù)總線(xiàn) 16位地址總線(xiàn)控制總線(xiàn)及具有很多通信功能的串行通信接口。 （ 3）第三階段（ 1982－ 1990）： 8 位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的 8 位 /16 位 /32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專(zhuān)用型單片機(jī)。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。 硬件電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由 PC機(jī)、 MCS51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、 PWM脈寬調(diào)制控制板以及直流伺服電動(dòng)機(jī)等組成?？煽刂菩院檬侵笇ず孟б院?，能立即自行停轉(zhuǎn)；穩(wěn)定性高是指轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而均勻下降，速應(yīng)性強(qiáng)是指反應(yīng)快，靈敏。E 為電樞反電勢(shì) 。只要在其勵(lì)磁繞組中有電流通過(guò)且產(chǎn)生了磁通，當(dāng)電樞繞組中通過(guò)電流時(shí)，這個(gè)電樞電流與磁通互相作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使伺服電機(jī)投入工作。 PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。其變化范圍為 0— 1。以下是 3種方式都可以改變占空比的值 ： 圖 占空比示意圖 計(jì)算公式：占空比 =ton/T a)定寬調(diào)頻法 b)調(diào)寬調(diào)頻法 c)定頻調(diào)寬法 目前，在直流伺服電機(jī)的控制中，主要使用定頻調(diào)寬法。 由于電力電子器件只工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率比較高?；魻柶骷哂性S多優(yōu)點(diǎn)，它們的體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高 (可達(dá) 1 MHz) ,耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。它是一種半導(dǎo)體器件，是利用霍爾效應(yīng)制成的。 對(duì)于兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無(wú)刷直流電機(jī)，三個(gè)霍爾元件在空間彼此相隔 120176。電角、相位互差 120176。轉(zhuǎn)子由扇形磁芯和非導(dǎo)磁襯套組成。由于這種傳感器過(guò)于笨重復(fù)雜，因而大大限制了其在普通條件下的應(yīng)用。其負(fù)載為伺服直流 電機(jī)，通過(guò)門(mén)控信號(hào)的改變可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 圖 調(diào)制電路 圖 是調(diào)制電路圖，由兩個(gè)與門(mén)和一個(gè)非門(mén)組成，其功能主要是產(chǎn)生 PWM脈沖來(lái)控制 IGBT。所以通過(guò)控制脈沖的占空比可 以控制伺服直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 PWM 逆變電路中間是調(diào)制電路，輸入信號(hào)分別是信號(hào)波和載波，輸出的信號(hào)分別送至 4 個(gè) IGBT 的門(mén)極，對(duì)其控制。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)既輸入信號(hào)為 1，通過(guò)單片機(jī)編程處理后，增加控制脈沖的占空比，從而增大了電動(dòng)機(jī)兩側(cè)的電壓 ，使伺服直流電動(dòng)機(jī)加速；反之，電動(dòng)機(jī)保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果是 0 信號(hào)（開(kāi)的狀態(tài)），則發(fā)出正轉(zhuǎn)信號(hào)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，反之電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 11 開(kāi) 始設(shè) 置 定 時(shí) 計(jì)數(shù) 器K 3正 轉(zhuǎn) 信 號(hào) 反 轉(zhuǎn) 信 號(hào)K 1 ， 加 速增 加 計(jì) 數(shù) 器K 2 ， 減 速減 少 計(jì) 數(shù) 器高低NYN 圖 建模 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)為單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，選定轉(zhuǎn)速為反饋量，采用變電壓調(diào)節(jié)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的無(wú)極平滑調(diào)速。 圖 同理，用各環(huán)節(jié)的輸入輸出特性，即各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，表示成結(jié)構(gòu)圖形式，就得到了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。為了方便以下的計(jì)算，每個(gè)參數(shù)都采用統(tǒng)一的符號(hào)，這里先列出設(shè)計(jì)要求中給出的參數(shù)及大小： 13 NadNN nCe RIU ?? 電動(dòng)機(jī)： PN=10kw UN=220v IdN=55A nN=1000rpm Ra= 晶閘管整流裝置：二次線(xiàn)電壓 E2l=2
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