【正文】 文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 在實際應(yīng)用中，電動機作為把電能轉(zhuǎn)換為機械能的主要設(shè)備，一是要具有較 高的能量轉(zhuǎn)換效率；二是應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求調(diào)整轉(zhuǎn)速。直流電機模型見圖 11。本系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為核心，通過單片機控制， C 語言 編程實現(xiàn)對直流電機的平滑調(diào)速。 定頻調(diào)寬法 是利用一個固定的頻率來控制電源的接通或斷開，并通過改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短，即改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速，因此， PWM 又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。這些中斷每個中斷源都可以通過置位或清除特 殊寄存器 IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。兩路匹配傳輸導(dǎo)通延時為 120ns，關(guān)斷延時為 94ns。 在 HIN為高電平期間， VT VT 4導(dǎo)通，在直流電機上加正向的工作電壓。在一個開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng) 0 ontt?? 時，晶體管 1VT 、 4VT 飽和導(dǎo)通而 3VT 、 2VT 截止，這時 AB sUU? 。前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“ ０ ”；非接觸式的接受單片機控制直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 14 敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。由于 A、 B兩相的脈沖相位相差 90176。 CPU在忙于各項工作任務(wù)時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。如上圖示。 N 隨著機型的不同而不同。 while(1) { if(num==4) { PWM=~PWM。兩種中斷服務(wù)中，故障保護中斷優(yōu)先級別最高，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷級別次之。因此，比例 +積分 (PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 2GD —— 電力拖動系統(tǒng)折算到電動機軸上的飛輪慣量（ N. 2m ）。 G2=tf(1,[Ja f])。 Kb=。本次系統(tǒng)仿真采用 前 一種方法。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡提速 N 轉(zhuǎn) 是 否 停止記數(shù) 讀計數(shù)器值 求出此時電機速度值 重裝記數(shù)初值 開始記數(shù) 返回 單片機控制直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 26 稱有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error） 。 內(nèi)部定時器 T0 溢出中斷設(shè)計 轉(zhuǎn)速測定為 M/T 式編碼盤測速，要通過測取給定時間內(nèi)的編碼盤輸出的脈沖數(shù)。 } 單片機控制直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 21 void T0_timer() interrupt 1 { TH0=(65536500)/256。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因為采用這種方式，電動機在運轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定；并且在產(chǎn)生 PWM 脈沖的實現(xiàn)上比較方便。 A=0,為數(shù)據(jù) IRQ:中斷請求信號 SL0～ SL3: 矩陣掃描線 RL0～ RL7: 檢測輸入線 /BD: 顯示消隱信號 SHIFT: 擴展鍵位的換檔信號 ,帶上拉電阻 CTRL/STB: 控制鍵輸入 /選通信號輸入 ,帶上拉電阻 采用 4*4 式鍵盤，分數(shù)字部分和控制部分，如圖下表所示。因此， M/T 法測速能適用的轉(zhuǎn)速范圍比較大，是目前廣泛應(yīng)用的一種測速方法。將 A、B兩相脈沖中任何一相輸入計數(shù)器中，均可使計數(shù)器進行計數(shù)。 3）電動機停止時有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。如果我們聯(lián)系改變 λ，那么便可以實現(xiàn)電機正向的無級調(diào)速。 單片機控制直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 11 H 橋雙極性主電路 從上面的原理可以看出，產(chǎn)生高壓側(cè)門極驅(qū)動電壓的前提是低壓側(cè)必須有開關(guān)的動作，在高壓側(cè)截止期間低壓側(cè)必須導(dǎo)通，才能夠給自舉電容提供充電的通路。 IR2110 的引腳圖以及功能 HOUBUsNcV c cC O MNCV SSLINSDH INV DDNCLO 圖 32 IR2110 管腳圖 IR2110 采用 HVIC 和閂鎖抗干擾 CMOS 工藝制作，具有獨立的高端和低端輸出通道；邏輯輸入與標準的 CMOS 輸出兼容；浮置電源采用自舉電路，其工作電壓可達 500V， du/dt=177。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常 規(guī)編程器。 （ 2）調(diào)寬調(diào)頻法：保持不變，改變，從而改變周期（或頻率）。 PWM 是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，從而改變負載兩端的電壓，進而達到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。需要能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，從而對直流電機的調(diào)速提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速，改變電樞電壓調(diào)速等技術(shù)已遠遠不能滿足要求，這時通過 PWM 方式控制直流電機調(diào)速的方法應(yīng)運而生。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動系統(tǒng)的基礎(chǔ)。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。電動機的調(diào)速性能 如何對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。 圖 11 直流電動機電路模型 不同勵磁方式的直流電動機機械特性曲線有所不同。 本系統(tǒng)以單片機系統(tǒng)為依托，根據(jù) PWM 調(diào)速的基本原理，以直流電機電樞上電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，實現(xiàn)對直流電動機的平滑調(diào)速，并通過單片機控制速度的變化。 PWM 實現(xiàn)方式 方案一：采用定時器做為脈寬控制的定時方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖 寬度極 其精確，誤差只在幾個 us。 IE 還包括一個中斷允許總控制位 EA，它能一次禁止所有中斷。 IR2110 的腳 10 可以承受 2A 的反向電流。其具體的操作步驟如下： 電源經(jīng) VT 1至電動機的正極經(jīng)過整個直流電機后再通過 VT 4到達零電位，完成整個的回路。當(dāng) ont t T?? 時， 1VT 、 4VT截止，但 3VT 、 2VT 不能立即導(dǎo)通，電樞電流 di 經(jīng) 2VD 、 3VD 續(xù)流，這時 AB sUU?? 。 按照工作原理編碼器可分為增量式 和 絕對式兩種。當(dāng)電機正轉(zhuǎn)時， B相脈沖超前 A相脈沖 90176。鍵盤的工作方式的選取應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU 工作的忙、閑情況而定。 8279 與單片機、鍵盤和顯示器的外圍總接線如圖 39 示。在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的機型給出相應(yīng)的值。 num=0。 鍵盤 /顯示模塊設(shè)計 鍵盤 /顯示模塊核心控制器件是 8279，由軟件設(shè)置為 8 字符顯示，左端送入，編碼掃描鍵盤，雙鍵互鎖，內(nèi)部時鐘頻率設(shè)置為 100KHz。 微分（ D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 Cm—— 額定勵磁下電動機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)（ ／ A）， Cm＝ 30? Ce ，將上述微分方程式 加以整理可得 ()dL dIU d o E R Id T dt? ? ? LId Id? ＝ TmR dEdt （ 53） 其中 LT ＝ L／ R————— 電磁時間常數(shù)； Tm＝2375GDRCeCm——— 電力拖動系統(tǒng)機電時間常數(shù)； /LLId T Cm? ———— 過載電流（ A）。 dcm=ss(G2)*[G1,1]。Ka=。如圖 47 所示 . 圖 47 PID 流 程圖 開 始 計算 NK存入 46H— 48H 計算 ANK存入 4CH— 4EH 計算 Δ NK存入 4CH— 4EH 計算 CBNK2存入 4FH— 51H 計算 ANK+BNK存入 4CH— 4EH 計算 BNK存入 4FH— 51H 取 Δ NK整數(shù) N 降速 N 轉(zhuǎn) 更新 NK1,NK2 取 Δ NK整數(shù) N Δ NK0 提速 N 轉(zhuǎn) 返 回 AT89C51 開始 單片機控制直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 28 圖 48 調(diào)速軟件系統(tǒng)框圖 保護現(xiàn)場 存放計數(shù)器 T1 中的值 是否計夠20 次？ 累加 20 次的計數(shù)值 計算實際轉(zhuǎn)速 n=60M/ZTc 給出 PID 運算參數(shù) TI、 TD、 KP 調(diào)用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器運算 保存運算結(jié)果 將實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成十進制， 送入顯示 RAM 顯示 返回中斷 重新設(shè)定定時器 /計數(shù)器的 初值并啟動 重新設(shè)定定時器 /計數(shù)器的初值并啟動 N Y 單片機控制直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 29 5 系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 本次系統(tǒng)仿真采用控制系統(tǒng)仿真軟件 ，使用 MATLAB對控制系統(tǒng)進行計算機仿真的主要方法有兩種 ： 一是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用 MATLAB的Simulink工具箱對其進行計算機仿真研究 ； 另外一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用 Power System工具箱進行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。 積分（ I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。讀取鍵值，按其實際功能進行操作。 TR0=1。 單片機控制直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 20 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PWM 實現(xiàn) 方式 調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。 其引腳定義如下 : DB0～ DB7:雙向數(shù)據(jù)總線 /RD、 /WR:讀寫選 通信號 /CS:片選信號 RESET:復(fù)位信號 CLK:時鐘信號 A0:命令 /狀態(tài)或數(shù)據(jù)識別信號 A=1,為寫命令或讀狀態(tài) 。設(shè)時鐘脈沖頻率為 f0，光電編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出 p個脈沖，則 電機轉(zhuǎn)速的計算公式為： n=(60*m1*f0)/(z*m2) (35) 由于 M/T 法的計數(shù)值 M1 和 M2 都隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，高速時，相當(dāng)于 M法測速，最低速時， M1=1，自動進入 T 法測速。的兩路脈沖信號。 2）可使電動機在四象限運行。 1之間變化。 在計算出（或測出）最大電壓后，再留有 20%~30%的裕量， 選用的 IGBT 型號為 三菱 公司的 CT60AM18F，其耐壓值為 900V，最大峰值電流 30A，完全滿足設(shè)計要求。降低了產(chǎn)品成本和減少體積。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。以下是三種可改變占空比的方法： （ 1）定寬調(diào)頻法 :保持不變，改變，從而改變周期（或頻率）。 單片機直流電機調(diào)速簡介：單片機直流調(diào)速系統(tǒng)可實現(xiàn)對直流電動機的平滑調(diào)速。過載能力大 ,能承受頻繁的沖擊負載 ,可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn) 。 關(guān)鍵詞： PWM 信號 ； IR2110； PID 運算 單片機控制直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 VI The Design Of Direct Current Motor Speed Regulation System Based On SCM ABSTRACT This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using AT89S52 singlechip puter to control the speed of a . motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM