直流调速系统

I目录1绪论..................................................................................................................................31.1直流调速系统的发展概况.........................................................................................31.2直流调速系统的研究现状.........................................................................................41.3论文研究的背景和意义.............................................................................................51.4本文所做的主要工作.................................................................................................52直流调速控制系统概况及理论基础..................................................................................62.1直流电机调速方法及原理.........................................................................................62.2直流电动机的PWM调速原理..................................................................................62.3调速系统的性能指标.................................................................................................73调速系统硬件部分设计......................................................................................................93.1调速控制系统实现的功能.........................................................................................93.3器件选型.....................................................................................................................93.4测速环节...................................................................................................................103.5L298N电机驱动芯片——L298N双H桥直流电机驱动芯片..............................11图3.4电机驱动芯片原理图电路图...............................................................................123.6控制系统核心——单片机.......................................................................................124系统软件部分....................................................................................................................144.1主函数.......................................................................................................................144.2初始化函数...............................................................................................................154.3控制器函数...............................................................................................................154.4PWM波形发生函数.................................................................................................164.6综合设置函数...........................................................................................................17II5硬件调试与控制策略改进................................................................................................195.1程序下载...................................................................................................................195.2PID参数调节............................................................................................................19结论..................................................................................................................................20参考文献..................................................................................................................................21西京学院本科毕业设计（论文）31绪论1.1直流调速系统的发展概况在当代工业中，电动机演绎了重要的角色，实现了电能到其他形式的能的转换，被广泛应用于机械制造，冶金，石油化工，国防等工业部门，以不断提高产品质量和产量的需求增长所要求的制造过程中，需要越来越多的自动化生产设备，以达到调速的控制。1964A.Schonung和H.stemmler首先从开放的电机转速的推广和应用新的形势提出了脉冲宽度控制技术的应用，以电机驱动器。PWM输出取代模拟转换器（DAC）控制速度，其中直流电机调速是最常见的应用。通常结合桥式驱动器，PWM直流电动机调速控制电路非常简单，具有较大的调速范围。直流电动机的控制，主要是在固定频率脉冲宽度调制。西京学院本科毕业设计（论文）41.2直流调速系统的研究现状1.2.1调速系统国内外研究现状从六十年代成功的第一硅晶闸管我们的第一个测试系统只被可控硅直流调速系统开始飞速发展和广泛应用。0.4〜200KW晶闸管直流转换器，用于中，小功率已被用来作为通用产品的标准化，系列化质量。目前，全国高校，科研院所和生产厂家都在数字直流调速系统的发展，作出直流调速系统的许多控制算法：（1）、直流电机参数辨识方法和直流调速系统。根据系统或链路的输入和输出特性的方法，最小二乘法，可以得到该系统连接的内部参数。以高精确度将得到的参数，该方法是简单的。（2）、直流电动机调速系统的内模控制方法。根据内部模型控制方法双闭环直流电动机调速系统的设计原则，将内模控制器，取代常规的PI调节器，成功地解决了速度超调的问题，该系统获得了良好的动，静态性能，并设计简单，易于实现的控制器、内模控制方法直流电动机调速系统。根据内部模型控制方法双闭环直流电动机调速系统的设计原则，以及内模控制器，取代常规的PI调节器，成功地解决了系统的速度超调的问题，取得了良好的动静态性能，并设计简单，易于实现控制.1.2.2控制策略概况在现代控制理论及应用的智能控制策略，一些新的控制方法，如模糊控制，自适应控制，神经网络控制，变结构控制，专家系统控制已逐步进入电力电子控制领域，控制性能更稳定，降低制造成本。在数字化控制方案系统中有：1.PID控制PID算法概述在现代工程控制中，大多数仍然使用的PID控制模式仍然是这样。PID有几个重要的功能：提供反馈控制;通过积分作用能消除稳态误差;通过派生诉讼预测未来。为开发利用PID控制算法都高，这是由于用简单的固定形式的PID控制器，在广泛的操作条件下，都能保持稳健;一方面是因为PID控制器使工程师和技术人员在一个简单而直接的方式对系统进行调整。但在工业生产过程中，被控对象的变化或负载因数的干扰，对象或结构变化的特征参数，PID参数恒定的修正将影响使用效果;PID参数整定过程，但复杂繁琐的项目一直困扰着技术人员，设置一般都需要经验丰富的工程师和技术人员来完成它的参数，耗时耗力，再加上实际的系统有很大的不同，也有滞后，非线性和其西京学院本科毕业设计（论文）5他因素的影响，使PID参数整定有一定的难度，导致很多PID控制器整定做得很好，这样的系统并不以令人满意的自然状态所以建议自整定PID控制器参数的在线识别对象的工作，为此功能，实时变化的控制策略，使质量控制，以保持最佳。（1.2）可以看出增量型算法优点是不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，对计算的精度影响较小。而位置型算法要用到过去的误差的累加，容易产生大的误差率，以补偿模糊控制规则和偏置的实践经验。此外，随着神经网络控制芯片的出现，一些学者正在研究其应用在DC转换器，如采用神经网络控制器更换滞环电流控制器。总之，每个控制方案都有其长处，但在某些领域存在着一些问题。因此，相互渗透，优势互补，相互间的经济优势，组合成一个复合控制方案的各种控制方案的发展的一个必然趋势。1.3论文研究的背景和意义随着单芯片，数字直流PWM调速系统在行业的发展已经广泛使用的控制手段也日益成熟。该微控制器的特点是：一个足很快的;与自动产生PWM波PWM端口;具有自行拍摄功能测量频率;具有A/D转换器，电动机，输出模拟电流和模拟/数字转换器的电压的输出速度;各种同步串行接口，充足的内部ROM和RAM，所以你不能减小音量控制系统;有看门狗，电源管理功能。因此，公司选择的实验STC单片机STC12C5A60S2通过基于设计和调试STC单片机的直流脉宽调速系统得到的结论，进一步深化直流电机的调速方法，PI控制器的理解把握STC同时，运动控制知识整合。1.4本文所做的主要工作本文在选定L298N电机控制驱动、STC单片机、光栅转盘等硬件的基础上，完成了系统整体方案的设计，并实现了以STC单片机