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)(編輯修改稿)
2025-07-17 02:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 好，動態(tài)抗干擾能力強(qiáng)。 由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率比較高。 傳感器選擇霍爾器件是一種磁傳感器。按照霍爾器件的功能可將它們分為:霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量，可用于磁場的測量和控制。霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達(dá) 1 MHz) ,耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻栭_關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高。此外，其工作溫度范圍寬。其中最常用的有以下幾種：（1）霍爾元件式位置傳感器霍爾元件式位置傳感器是磁敏式位置傳感器的一種。它是一種半導(dǎo)體器件，是利用霍爾效應(yīng)制成的。當(dāng)霍爾元件按要求通以電流并置于外磁場中，即輸出霍爾電勢信號，當(dāng)其不受外磁場作用時，其輸出端無信號。用霍爾元件作轉(zhuǎn)子位置傳感器通常有兩種方式。第一種方式是將霍爾元件粘貼于電機(jī)端蓋內(nèi)表面，靠近霍爾元件并與之有一小間隙處，安裝在與電機(jī)軸同軸的永磁體。對于兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無刷直流電機(jī)，三個霍爾元件在空間彼此相隔 120176。電角度，永磁體的極弧寬度為 180176。電角度。這樣，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，三個霍爾元件便交替輸出三個寬度為 180176。電角、相位互差 120176。電角的矩形波信號。第二種方式是直接將霍爾元件敷貼在定子電樞鐵心氣隙表面或繞組端部緊靠鐵心處，利用電機(jī)轉(zhuǎn)子上的永磁體主極作為傳感器的永磁體，根據(jù)霍爾元件的輸出信號即可判斷轉(zhuǎn)子磁極位置，將信號放大處理后便可驅(qū)動逆變器工作。（2）電磁式位置傳感器 電磁式位置傳感器的定子由磁芯、高頻激磁繞組和輸出繞組組成。轉(zhuǎn)子由5扇形磁芯和非導(dǎo)磁襯套組成。電機(jī)運(yùn)行時，輸入繞組中通以高頻激磁電流，當(dāng)轉(zhuǎn)子扇形磁芯處在輸出繞組下面時，輸入和輸出繞組通過定、轉(zhuǎn)子磁芯耦合，輸出繞組中則感應(yīng)出高頻信號，經(jīng)濾波整形和邏輯處理后，即可控制逆變器工作。這種傳感器具有較高的強(qiáng)度，可經(jīng)受較大的振動沖擊，故多用于航空航天領(lǐng)域。電磁式位置傳感器輸出信號較大，一般不需要經(jīng)過放大便可直接驅(qū)動開關(guān)管，但此輸出電壓是交流，必須先整流。由于這種傳感器過于笨重復(fù)雜，因而大大限制了其在普通條件下的應(yīng)用。 電路組成 晶振電路圖 晶振電路圖，由兩個電容和一個晶振組成，晶振頻率為 12MHZ。XTAL218XTAL119ALE30 EA31 PSEN29RST9 U1AT89C51X1CRYSTALC130pFC230pFC330uVCC圖 晶振電路圖 復(fù)位電路圖 為復(fù)位電路圖，由直流電源，電容和電阻組成，其主要功能是對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位功能。6R410kC330uVCCVCC圖 復(fù)位電路圖 單相橋式整流電路圖 是單相橋式整流電路圖，由 4 個場效應(yīng)管 IGBT 和四個二極管組成，其功能是將交流電轉(zhuǎn)化成直流電。其負(fù)載為伺服直流電機(jī)，通過門控信號的改變可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向圖 單相橋式整流電路圖 調(diào)制電路圖 是調(diào)制電路圖，由兩個與門和一個非門組成，其功能主要是產(chǎn)生PWM 脈沖來控制 IGBT。712 3U2:A74LS0845 6U2:B74LS081 2U3:A74LS04VC/VDVC/VD圖 調(diào)制電路圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)簡介及原理該課設(shè)是基于單片機(jī)利用脈沖寬度調(diào)制來控制伺服直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向，是一個典型的控制系統(tǒng)。脈沖寬度調(diào)制主要是改變脈沖信號的占空比來實(shí)現(xiàn)控制的。當(dāng)增加脈沖的占空比，伺服直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速增加；反之，其速度降低。所以通過控制脈沖的占空比可以控制伺服直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。單片機(jī) AT89C51，其主要功能就是將開關(guān)的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并通過固定程序，通過對信號的識別，輸出相應(yīng)的控制信號。采用 IGBT 作為開關(guān)器件的單相橋式 PWM 逆變電路。以電動機(jī)作為負(fù)載，工作時 Q1,Q3 的通斷狀態(tài)互補(bǔ)，Q2,Q4 的通斷狀態(tài)也互補(bǔ)。PWM 逆變電路中間是調(diào)制電路，輸入信號分別是信號波和載波，輸出的信號分別送至 4 個 IGBT 的門極，對其控制。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理（1）正反轉(zhuǎn)控制原理該系統(tǒng)中利用開關(guān) K3 控制伺服直流電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)開關(guān)閉合時既輸入信號為 1，通過單片機(jī)編程處理后，控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)；反之，控制電動機(jī)的反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)該功能的子程序?yàn)椋篖OOP: JB K3,LOOPZF ；高電平逆時針轉(zhuǎn)，低電平順時針轉(zhuǎn)8 CLR ZF ；針轉(zhuǎn) LJMP LOOPK1LOOPZF: SETB ZF（2）加速控制原理該系統(tǒng)中利用開關(guān) K1 控制伺服直流電動機(jī)的加速。當(dāng)開關(guān)閉合時既輸入信號為 1，通過單片機(jī)編程處理后，增加控制脈沖的占空比，從而增大了電動機(jī)兩側(cè)的電壓，使伺服直流電動機(jī)加速；反之，電動機(jī)保持勻速轉(zhuǎn)動。實(shí)現(xiàn)該功能的子程序?yàn)椋篖OOPK1: JB K1,LOOPK2 ；K1 按下加速 LCALL DELAY MOV A,PWML ADD A,1 ；調(diào)寬值低 4 位加 1 MOV PWML,A MOV A,PWMH ADDC A,0 ；調(diào)寬值高 4 位加 1 MOV PWMH,A JNC LOOPK2 ；最大值時 MOV PWMH,0FFH（3）減速控制原理該系統(tǒng)中利用開關(guān) K2 控制伺服直流電動機(jī)的加速。當(dāng)開關(guān)閉合時既輸入信號為 1，通過單片機(jī)編程處理后，減少控制脈沖的占空比，從而減小了電動機(jī)兩側(cè)的電壓，使伺服直流電動機(jī)減速；反之，電動機(jī)保持勻速轉(zhuǎn)動。實(shí)現(xiàn)該功能的子程序?yàn)椋篖OOPK2: JB K2,OVER
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