【正文】 K ?)( sU1?sTKss)( sU ct )( sU1)( )( ?? sT KsU sU s sct基于 80C19 單片機(jī)伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟硬 件設(shè)計(jì) 14 遞函數(shù)，即 （ ） （ ） 知道了各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 后，把它們按圖 所示在系統(tǒng)中的相互關(guān)系組合起來(lái)，就可以畫出直流伺服電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，如圖 所示。 Intel8XC196MC 特別適合于電動(dòng)機(jī) 等高速控制領(lǐng)域，在美國(guó)工業(yè)界受到了普遍的歡迎和重視。 80C196MC 的特殊功能寄存器 SFR 除了有 24 個(gè)在寄存器集低端外，其余大部分都位于存儲(chǔ)空間 1F00H－ 1FFFH。 CPU 可以通過(guò)改變其 PWM 信號(hào)的占空比來(lái)加以干預(yù)。在閉環(huán)控制中， A/D 轉(zhuǎn)換器通常要占去幾十微秒，因而不利于快速控制。每個(gè)通道的占空比是通過(guò)各自。 80C196MC 具有四個(gè)一致的捕捉 /比較模塊和四個(gè)比較模塊，可分別設(shè)置成不同的工作方式。 WFG 可以產(chǎn)生獨(dú)立的、互補(bǔ)的三對(duì) PWM 波形，但它們有共同的載A / D???S / HMU X?? 0 / 1488 ?????????????T 2 C A R T??? 2??? 1ALU???????????????????????16 K ????????????? 2 ?? 62 PWM6 SPWM?????A / D ?? EPA ?? ????E X TIN T???????? / ??????????????????????C P U?????????基于 80C19 單片機(jī)伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟硬 件設(shè)計(jì) 17 波頻率、無(wú)信號(hào)時(shí)間和操作方式。低 256 字節(jié)中的前 24 個(gè)字節(jié)為特殊功能寄存器 SFR。 80C196MC 單片機(jī)簡(jiǎn)介 8XC196MC 單片機(jī)是美國(guó)著名的 Intel 公司推出的最新一代單片機(jī)。 圖 直流伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)等效結(jié)構(gòu)圖 上 圖中， aL — 為電樞電感 (H )， aR — 為電樞電阻 (? )； cT — 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，包括電動(dòng)機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩和恒定阻力轉(zhuǎn)矩 ( mN? )； tK — 為轉(zhuǎn)矩系數(shù)， ?R — 為阻力系數(shù)； ? — 為轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度 ( srad/ )， J— 為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( 2mkg? )； 要控制功率開(kāi)關(guān)管整流裝置總離不開(kāi)控制觸發(fā)電路，因此在分析系統(tǒng)時(shí)往往把它們當(dāng)作一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)看待。 直流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)控制系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí) 現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，但又不能完全按照需要來(lái)控制動(dòng)態(tài)過(guò)程的電流或轉(zhuǎn)矩，因而常在對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合采用。通過(guò)脈寬調(diào)制變換器進(jìn)行調(diào)制的方法又稱為 PWM（ Pulse width modulation)調(diào)制方法。直流伺服電動(dòng)機(jī)定子繞組，相電勢(shì)幅值由下式確定： （ ） 式中 為電勢(shì)系數(shù)； 1N 為相繞組等效匝數(shù)； 若考慮線路損耗及電機(jī)內(nèi)部壓降（已歸入 ?R ），而且， ?120 導(dǎo)通型逆變器的輸出電壓幅值為 dUU 2/1? ，則電機(jī)電勢(shì) E 與外加電壓相平衡， ，即 R1tC)( sU )( sT e)( sT L)( snSGD 23 75)( sI)( sE? ???eCLmm TsTKsUsTKsn ???? 1)(1)( 21nenn CNPfNE ????? 1602 1???1602 NPC ne ??dUEU 21??基于 80C19 單片機(jī)伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟硬 件設(shè)計(jì) 11 （ ） （ ） 式中 ?R 為回路等效電阻，包括電機(jī)兩相電阻和管壓降等效電阻。 無(wú)刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)決定了在一個(gè) ?360 電角度內(nèi)轉(zhuǎn)子的磁阻不隨轉(zhuǎn)子位置的變化而變化，并假定三相繞組對(duì)稱。 表 兩兩導(dǎo)通的導(dǎo)通順序表 時(shí)間（電角度）（ C? ） 0 60 120 180 240 300 360 導(dǎo)通順序 U V W V W U V BG1 導(dǎo)通 導(dǎo)通 BG2 導(dǎo)通 導(dǎo)通 BG3 導(dǎo)通 導(dǎo)通 BG4 導(dǎo)通 BG5 導(dǎo)通 導(dǎo)通 導(dǎo)通 BG6 導(dǎo)通 導(dǎo)通 直流伺服電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 方波直流伺服電動(dòng)機(jī)的主要特征是反電動(dòng)勢(shì)為梯形波，包含有較多的高次諧波，這意味著定子和轉(zhuǎn)子的互感是非正弦的，并且直流伺服電動(dòng)機(jī)的電 感為非線性。 圖 三相全控橋兩兩導(dǎo)通電路 D1 D2 D3M1M6M2M4M3M5UQ3Q2Q1D4 D5 D6Q6Q5Q4L1L2 L3AB C基于 80C19 單片機(jī)伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟硬 件設(shè)計(jì) 8 在圖 中，電動(dòng)機(jī)的繞組為星形聯(lián)結(jié)。 直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理 直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理有刷直流電機(jī)由于電刷的換向，使得由永久磁鋼產(chǎn)主的磁場(chǎng)與電樞繞組通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中始終保持垂直從而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電子換向線路的導(dǎo)通次序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步，因而起到了機(jī)械電刷和換向器的換向作用。對(duì)于兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)直流伺服電動(dòng)機(jī)，三個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)在空間彼此相隔 120176。 霍爾元 件所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)很低，在應(yīng)用時(shí)往往需要外接放大器，很不方便。電磁式位置傳感器具有輸出信號(hào)大、工作可靠、壽命長(zhǎng)、使用環(huán)境要求不高、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。三相定子繞組分別與電子開(kāi)關(guān)線路中相應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)器件相聯(lián)接，在圖 中的 A 相、 B 相、 C 相繞組分別與功率開(kāi)關(guān)管 41 、 63 、25 相接。 4．對(duì)控制系統(tǒng)整體性能進(jìn)行了分析，并提出了需要進(jìn)一步研究的若干問(wèn)題。目前，掃描儀、攝影機(jī)、 CD 唱 機(jī)驅(qū)動(dòng)、醫(yī)療診斷 CT、計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)及數(shù)控車床驅(qū)動(dòng)中等都廣泛采用了直流伺服電動(dòng)機(jī) 伺服系統(tǒng)用于精密控制 [8][9][10]。而在功率較大的場(chǎng)合， 由于一次成本和投資較大，除了永磁電機(jī)外還要增加驅(qū)動(dòng)器，因此目前較少有應(yīng)用。 直流伺服電動(dòng)機(jī)保持著有刷直流電機(jī)的優(yōu)良機(jī)械及控制特性，在電磁結(jié)構(gòu)上和 有刷基于 80C19 單片機(jī)伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟硬 件設(shè)計(jì) 2 直流電機(jī)一樣，但它的電樞繞組放在定子上，轉(zhuǎn)子上放置永久磁鋼。 在此之后，又相繼出現(xiàn)了新型永磁材料釤鈷、釤 鋁 、欽鐵硼，它們具有高剩磁密度，高矯頑力以及高磁能積等優(yōu)異磁性能，使永磁電機(jī)有了較大發(fā)展。 The system also has established the electric current sampling electric circuit, with the velocity feedback electric circuit constituting the doubling closedloop system, which can realize the electrical machinery quick starting and obtain the good load performance, has met the requirements of the design project. Software is painted as a direct motor of the modulation, a wide and principle, the hardware and software 80c196mc programming, design the system of the dc machinery velocity modulation. in software system software application programs, and the two great and plete system of the main program initialization, led display the functions of the processing procedures with the keyboard. Keywords: Brushless DC Motor。主控單元為伺服電機(jī)專用控制芯片 80C196MC，輔以鍵盤、顯示器、檢測(cè)電路、功 率電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò) 程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不 及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè) 計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月