【正文】 控電路的特點是簡單，一個功率開關控制一相的通斷，每個繞組只通電 1/3 的時間，另外 2/3 時間處于斷開狀態(tài)，沒有得到充分的利用。因此，就可產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩使直流伺服電動機運轉(zhuǎn)起來。直流伺服電動機的運行還需依靠轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測出轉(zhuǎn)子的位置信號，通過換相驅(qū)動電路驅(qū)動與電樞繞組連接的各功率開關管的導通與關斷，從而控制定子繞組的通電，在定子上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 直流伺服電動機的工作原理直流伺服電動機的工作原理有刷直流電機由于電刷的換向，使得由永久磁鋼產(chǎn)主的磁場與電樞繞組通電后產(chǎn)生的磁場在電機運行過程中始終保持垂直從而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，使電機運轉(zhuǎn)。早期的直流伺服電動機的換向器大多由晶閘管組成，由于其關斷要借助于反電動勢或電流過零，而且晶閘管的開關頻率較低，使得逆變器只能工作在較低頻率范圍內(nèi)。而各相繞組導通的順序和時間主要取決于來自位置傳感器的信號。直流無刷電動機的電子換向電路是用來控制電動機定子上各相繞組通電順序和時基于 80C19 單片機伺服電機調(diào)速系統(tǒng)軟硬件設計 8 間，主要由功率邏輯控制開關單元和位置傳感器信號處理單元兩個部分組成。由于電子換向線路的導通次序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步，因而起到了機械電刷和換向器的換向作用。在電機轉(zhuǎn)子每個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)霍爾位置傳感器會產(chǎn)生六個交變信號，因此只要算出兩次信號交變的時間差，就可以由簡單除法得到電機實際速度值。的矩形波信號 [9]。電角度，這樣，當電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，三個霍爾開關便交替輸出三個寬度為 180176。對于兩相導通星形三相六狀態(tài)直流伺服電動機，三個霍爾開關在空間彼此相隔 120176。第一種方式是將霍爾開關粘貼于電機端蓋內(nèi)表面，在靠近霍爾開關并與之有一定間隙處，安裝著與電機軸同軸的永磁體。我們通常把開關型霍爾集成電路叫做霍爾開關，其應用電路如圖 所示。霍爾集成電路有開關型和線性型兩種類型。K霍爾元件所產(chǎn)生的電動勢很低，在應用時往往需要外接放大器，很不方便?；魻杺鞲衅饔捎诮Y(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低，是目前在直流伺服電動機上應用最多的一種位置傳感器。3．磁敏式位置傳感器磁敏式位置傳感器是指它的某些電參數(shù)按一定規(guī)律隨周圍磁場變化的半導體敏感元件，其基本原理為霍爾效應和磁阻效應。2．光電式位置傳感器光電式位置傳感器利用光電效應制成，由跟隨電機轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光板和固定不動的光源及光電管等部件組成。電磁式位置傳感器具有輸出信號大、工作可靠、壽命長、使用環(huán)境要求不高、適應性強、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。位置傳感器的種類很多，且各具特點。 轉(zhuǎn)子位置傳感器位置傳感器在直流無刷電機中起著檢測轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，安裝在定子線圈的相應位置上。當定子繞組的63Q25D1Q1NPND4Q4NPND2Q2NPND5Q5NPND3Q3NPND6Q6NPNM1M4M2M5M3M6U313029R1BLDCM上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上ABC基于 80C19 單片機伺服電機調(diào)速系統(tǒng)軟硬件設計 6 ++－ －－－ －－ iUBHI某一相通電時，該電流與轉(zhuǎn)子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，再由位置傳感器將轉(zhuǎn)子位置信號變換成電信號，控制電子開關線路，從而使定子各相繞組按一定次序?qū)?，定子相電流隨轉(zhuǎn)子位置的變化按一定的次序換相。三相定子繞組分別與電子開關線路中相應的功率開關器件相聯(lián)接，在圖 中的 相、 相、 相繞組分別與功率開關管 、ABC41Q、 相接。其定子繞組一般制成多相（三相、四相、五相不等） ，轉(zhuǎn)子由永久磁鋼按一定極對數(shù)（ =2，4，…）組成。它主要由電動機本體、位置傳感器和電子開關線路三部分組成。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子位置信號依一定規(guī)律變化，從而改變電樞繞組的通電狀態(tài)，實現(xiàn)直流伺服電動機的機電能量轉(zhuǎn)換。4．對控制系統(tǒng)整體性能進行了分析，并提出了需要進一步研究的若干問題。3．設計了調(diào)速系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)各主要部分的硬件設計進行了詳細的分析和闡述。研究了直流伺服電動機的工作原理、驅(qū)動方法、運行特性及控制規(guī)律。系統(tǒng)控制目標為：1．實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)速輸入與轉(zhuǎn)速顯示，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的控制；2．實現(xiàn)電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制，盡量減小超調(diào)量和轉(zhuǎn)差率；3．控制起動電流的大小，防止起動過程中過流；4．實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制，5．設置合理的電路保護根據(jù)系統(tǒng)要求，本人主要從以下幾個方面進行了研究：1．首先探討了直流伺服電動機的發(fā)展進程。目前，掃描儀、攝影機、CD 唱機驅(qū)動、醫(yī)療診斷 CT、計算機硬盤驅(qū)動及數(shù)控車床驅(qū)動中等都廣泛采用了直流伺服電動機伺服系統(tǒng)用于精密控制 [8][9][10]。精密控制伺服電動機在工業(yè)自動化領域的高精度控制中扮演了一個十分重要的角色，應用場合不同，對伺服電動機的控制性能要求也不盡相同，在實際應用中，伺服電動機有各種不同的控制形式:轉(zhuǎn)矩控制、電流控制、速度控制、位置控制。調(diào)速應用領域最初用得最多的是直流電機，隨著交流調(diào)速技術(shù)特別是電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)獲得了廣泛應用，變頻器和交流電動機迅速滲透到原來直流調(diào)速系統(tǒng)的絕大多數(shù)應用領域。通常采用的電機主要有三種: 直流電機、交流異步電機和直流伺服電動機。而在功率較大的場合，由于一次成本和投資較大，除了永磁電機外還要增加驅(qū)動器，因此目前較少有應用。直流伺服電動機的應用主要分為以下幾類: 定速驅(qū)動機械一般不需要調(diào)速的領域以往大多是采用三相或單相交流異步和同步電機。總的說來，除了軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磨損外，轉(zhuǎn)子的損耗很小，因而進一步增加了工作的可靠性 [4] [5]。和有刷直流電機相比，直流伺服電動機由于取消了電機的滑動接觸機構(gòu)，因而消除了故障的主要根源。直流伺服電動機保持著有刷直流電機的優(yōu)良機械及控制特性，在電磁結(jié)構(gòu)上和有基于 80C19 單片機伺服電機調(diào)速系統(tǒng)軟硬件設計 2 刷直流電機一樣，但它的電樞繞組放在定子上，轉(zhuǎn)子上放置永久磁鋼。 直流伺服電動機的特點及應用 直流伺服電動機的特點直流無刷電機是用電子換向代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械換向的一種新型機電一體化電機。這些開關器件本身向著高頻化、大容量、智能化方向發(fā)展，并出現(xiàn)集半導體開關、信號處理、自我保護等功能為一體的智能功率模塊（正 M）和大功率集成電路，使直流伺服電動機的關鍵部件之一 ―逆變器的成本降低，且向高頻化、小型化發(fā)展。直到八十年代初期，價格較低的欽鐵硼永磁材料研制成功，開創(chuàng)了稀土永磁電機的新紀元，并為其在民品工業(yè)中的應用開辟了廣闊前景，現(xiàn)已在醫(yī)療器械、儀器儀表、化工、紡織及家用電器等領域日益普及 [1][2]。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，使永磁電機有了較大發(fā)展。針對傳統(tǒng)直流電動機的弊病，早在 20 世紀 30 年代就有人開始研制以電子換向代替機械換向的直流無刷電動機。 MOSFET。 Position sensors。 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。 The power chip selects higher performancetoprice ratio and faster MOSFET。系統(tǒng)軟件分為主程序和中斷程序兩大主塊，主程序完成系統(tǒng)的初始化， LED 顯示器掃描和鍵盤功能處理程序等部分。系統(tǒng)給定轉(zhuǎn)速由鍵盤輸入，并能實時顯示轉(zhuǎn)速；功率芯片選用性能價格比較高的快速 MOSFET；功率驅(qū)動選用帶保護電路和過流輸出的集成芯片 IR2130，可實現(xiàn)電機的高頻快速起動；系統(tǒng)還設置了電流采樣電路，與速度反饋電路組成雙閉環(huán)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電機的快速起動并獲得良好的帶負載性能，達到了設計任務書的要求。主控單元為伺服電機專用控制芯片 80C196MC，輔以鍵盤、顯示器、檢測電路、功率電路、驅(qū)動電路、保護電路等。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。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。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。南京郵電大學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）題 目 伺服電機控制系統(tǒng)專 業(yè) 電氣工程及其自動化學生姓名班級學號指導教師指導單位 自動化學院 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文） ，是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。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)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論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。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人授權(quán)　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設計）過程學生在論文（設計）過程中的治學態(tài)度、工作精神□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格研究方法的科學性；技術(shù)線路的可行性；設計方案的合理性□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格完成畢業(yè)論文（設計）期間的出勤情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設計）質(zhì)量論文（設計）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（設計）任務（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設計）水平論文（設計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月