【正文】 /V 電流 /A 功率 /V 靜轉(zhuǎn)矩 / 定位轉(zhuǎn)矩 控制 原理及控制系統(tǒng)分類 控制原理及應(yīng)用 伺服控制系 ?統(tǒng)是以位置、速度等為控制參數(shù)的系統(tǒng) ,是一種能夠跟蹤輸入給定信號(hào)并產(chǎn)生動(dòng)作 ,從而獲得準(zhǔn)確的位置、速度等輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 一 B39。 作為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) ,轉(zhuǎn)矩分為定位轉(zhuǎn)矩、靜轉(zhuǎn)矩等。伺服產(chǎn)品未來(lái)將向著更高定位精度、驅(qū)動(dòng)裝置更高效的方向發(fā)展 ,以適應(yīng)現(xiàn)代控制策略的發(fā)展方向。這種電動(dòng)機(jī)的峰值扭矩可以達(dá)到額定扭矩的 10~15倍。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角范圍相對(duì)較寬泛 ,在7. 5度 ~18度之間。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 。 四、主要參考文獻(xiàn)： __[1] 王冬青 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 [M].人民郵電出版社， [2] 王兆義 .可編程序控制器教程 [M].機(jī)械工業(yè)出版社 , [3] 袁任光 . 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)實(shí)例 [M].華南理工大學(xué)出版社 , [4] 陳立定 . 電氣控制與可編程序控制器 [M]. 華南理工大學(xué)出版社 , 學(xué) 生（簽名） 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日 系 主 任（簽名） 年 月 日 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、 選題的背景和意義： 目前 ,我國(guó)的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的發(fā)展規(guī) 模 ,但也存在如下問(wèn)題 : ,多采用 PLC、 DSP 等進(jìn)行控制 ,系統(tǒng) 發(fā)成本高及控制復(fù)雜 ,制約著中小型企業(yè)的應(yīng)用需求。而兩相混合式步進(jìn)電機(jī) ,工作時(shí)要求定子磁極的極性交變 ,即繞組電流能正、 反向流動(dòng) ,電流流過(guò)繞組的方向是雙向的 ,因此選擇雙電壓極性驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。而電機(jī)本體、驅(qū)動(dòng)器和控制器是構(gòu)成步 進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)不可分割的三大組成部分。這種早期的伺服系統(tǒng)是采用交磁電機(jī)擴(kuò)大機(jī)一直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式 ,由于交磁電機(jī)的頻率響應(yīng)差 ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及電氣時(shí)間常數(shù)都比較大 ,因此響應(yīng)速度比較慢。 20世紀(jì) 70年代 ,迫于對(duì)國(guó)外伺服控制產(chǎn) 品的壓力 ,中國(guó)的華中數(shù)控、廣泰數(shù)控、時(shí)光科技等伺服廠家 ,開始開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的伺服控制產(chǎn)品 ,其中時(shí)光科技有限公司主要針對(duì)中大功率異步電機(jī)伺服控制器市場(chǎng) ,其驅(qū)動(dòng)技術(shù)、成本、等均有很明顯的優(yōu)勢(shì)。 Protel軟件生成系統(tǒng) PCB圖 ,制作硬件電路板實(shí)物 ,加載軟件程序。該電動(dòng)機(jī)具有動(dòng)態(tài)性能好 ,輸出力矩值較大 ,穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn) ,其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。當(dāng)定子繞組按四拍和八拍通電時(shí) ,轉(zhuǎn)子分別轉(zhuǎn)過(guò) 度和 度。目前 ,伺服系統(tǒng)正朝著數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展隨著伺服控制技術(shù)的突飛猛進(jìn) ,伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)涵蓋許多控制領(lǐng)域。此種伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好 ,成本低廉 ,但精度相對(duì)不高。而單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制器 ,主要實(shí)現(xiàn)方向、時(shí)鐘信號(hào)的分配 ,驅(qū)動(dòng)控制模塊接常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 收到控制指令后 ,由 L297的脈沖分配器自動(dòng)產(chǎn)生勵(lì)磁相序 ,經(jīng) L298N的雙 H橋式驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率放大 ,最終輸出符合步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求的驅(qū)動(dòng)信號(hào) ,使得步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 L298N的引腳功能說(shuō)明如表 。由于無(wú)直接的電氣連接 ,這樣既顆合傳輸了信號(hào) ,又有隔離干擾的作用。 sbit E=P0A2。 //運(yùn)行狀態(tài) “ oid main () { EA=1。 a++)。硬件法是用一個(gè)定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn) ,在每次進(jìn)入定時(shí)中斷后 ,改變定 時(shí)器的定時(shí)常數(shù)。} } 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的基于 AT89S51 的電機(jī)控制器的正確性與有效性、控制回路和控制程序是否滿足系統(tǒng)要求，在實(shí)驗(yàn)室完成了控制系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)。由于不斷的上機(jī)操作與實(shí)踐，不但加強(qiáng)了自己動(dòng)手能力，同時(shí)對(duì)一些計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用有了一定的掌握與理解，并加強(qiáng)了網(wǎng)上學(xué)習(xí)和查閱資料的能力。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒(méi)關(guān)系，各奔前程，大家珍重。現(xiàn)在應(yīng)用最多的三個(gè)轟燃判據(jù)為：（ 1）室內(nèi)接近頂棚熱煙氣溫度超過(guò) 600℃ ；（ 2）室內(nèi)地板平面輻射熱通量超過(guò) 20 kW/m2；（ 3）通風(fēng)口有火焰噴出。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 對(duì)轟燃的預(yù)測(cè)方法，不同的研究者提出了不同的溫度和熱通量判據(jù)。我們?cè)谝黄鸬娜兆?，我?huì)記一輩子的。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，在科技的進(jìn)步中起到了非常重要的作用，而步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可方便地應(yīng)用與各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)與領(lǐng)域。系統(tǒng)調(diào)試的第一步，就是看原始信號(hào)是否正常。在步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)中 ,采用軟件法進(jìn)行加減速的控制。 Pl=0xff。 //脈沖方式 EXO^l。 sbit 。 圖 TLP521光耦內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器硬件電路原理圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器硬件電路原理圖見圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器硬件電 路原理圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器的軟件實(shí)現(xiàn) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器的軟件部分釆用模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì) ,由各個(gè)功能子模塊結(jié)合起來(lái)組成系統(tǒng)的整體部分。在步進(jìn)電機(jī)伺服控制器中 ,鍵盤與單片機(jī)之間是由與門來(lái)進(jìn)行連接的 ,而通過(guò)采用與門 ,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)按鍵共用兩個(gè)中斷 (INT INT1)的功能 ,節(jié)省了硬件資源。為排除干擾 ,在單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)控制模塊之間 ,加入了 TLP521光電隔離元件 ,使得系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。系統(tǒng)組成框圖如圖 。它具有許多學(xué)科相互交叉的性質(zhì) ,已形成了綜合性的技術(shù)體系 ,是未來(lái)極具潛力的控制理論常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 之一。永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 圖 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的剖面圖 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原理 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 :當(dāng)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通入電信號(hào)時(shí) ,控制繞組就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的磁動(dòng)勢(shì) ,通過(guò)與永久磁鐵產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相互影響下 ,促使電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生 ,從而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的步進(jìn)動(dòng)作。 圖 研究路線圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 2. 1 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)包括步距角、精度、轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)頻率、運(yùn)行頻率等。 在 20世紀(jì) 80年代 ,中國(guó)通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外伺服控制的先進(jìn)技術(shù) ,又在國(guó)家“七五”、“八五”、“九五”期間對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行重大科技項(xiàng)目攻關(guān)取得了很大成果。該伺服系統(tǒng)與直流伺服電機(jī)相比 ,響應(yīng)時(shí)間短 ,輸出相同扭矩時(shí)伺服部件的夕丨形尺寸小。隨著電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展 ,以單片機(jī)為控制器的步進(jìn)電機(jī)伺服控制系統(tǒng)因其性價(jià)比高、使用靈活、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 時(shí)間（迄止日期） 工 作 內(nèi) 容 下達(dá)任務(wù)書 ~ 完成開題報(bào)告 ~ 調(diào)查收集論文所需資料 ~ 完成摘要和目錄 ~ 改造設(shè)計(jì)方案的確定 ~ 完成 C語(yǔ)言 編程 ~ 完成硬件設(shè)計(jì) 初稿完成 提交論文 答辯 五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 六、系部意見： 系主任簽名： 年 月 日 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄 TOC \o 13 \h \u 摘 要 .............................................................................. 1 Abstract................................................................................................................................ 2 第一章 前言 ...................................................................................................................... 3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介 .................................................................................................. 3 步進(jìn)電機(jī)伺服控制的研究現(xiàn)狀 ................................................................................. 4 國(guó)外步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................... 4 國(guó)內(nèi)步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................... 5 步進(jìn)電機(jī)伺服控制目前存在的主要問(wèn)題 ................................................................... 5 第二章 總體方案設(shè)計(jì)和步進(jìn)電機(jī)的 選擇 2. 1 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程 ........................................................................ 8 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) .......................................................................... 8 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu) .......................................................................... 8 兩相混合式 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 ................................................................... 9 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的樣機(jī)簡(jiǎn)介 ................................................................... 9 控制原理及控制系統(tǒng)分類 ...................................................................................... 10 控制原理及應(yīng)用 ......................................................................................... 10 控制系統(tǒng)的分類 ......................................................................................... 11 第三章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器的設(shè)計(jì) .............................................................................. 11 3. 1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制器的硬件組成 ...................................................................... 11 主控制模塊 .............................................