多用途噴藥小車的調速裝置設計說明書[帶圖紙].doc

摘要采用單片機控制永磁無刷直流電動機的調速系統(tǒng)適用于電動小車等小功率的工作況。并且可以將多余的電能進行回潰。該調速控制系統(tǒng)具有調速性能好、功率因數高、節(jié)能、體積小、重量輕等優(yōu)點。比較適合生活生產的使用實際需要。本文從小車調速系統(tǒng)要求分析入手，將整個系統(tǒng)分成了四個部分，分析和討論了各個部分的電路原理、控制策略以及實現(xiàn)的方法。詳細的討論了系統(tǒng)的各種工況及信號的傳遞情況，并得到了系統(tǒng)各個部分在不同工況的工作狀態(tài)。系統(tǒng)各部分的控制電路基于Intel公司的控制芯片8051單片機。根據永磁無刷直流電動機的特性實施脈寬PWM控制，并通過轉速傳感器測量轉速通過八段數碼管動態(tài)顯示轉速與電量，通過軟硬件的配合，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的設計要求，達到設計目的。關鍵詞：單片機；脈寬調速系統(tǒng)；電動機；傳感器；蓄電池ABSTRACTSCMcontrolofpermanentmagnetbrushlessDCmotorspeedcontrolsystemapplicabletoelectricbicycles,andotherlow-powerwork.Redundantpowerandcanreturntocollapse.Thesystemhasgoodspeedperformance,highpowerfactor,energysaving,smallsize,lightweight,andotheradvantages.Tallywiththeactualsituation.Thispaperanalyzestherequirementsfromthesystem,thewholesystemwillbedividedintofourparts,analysisanddiscussionofthevariouspartsofthecircuitofthecontrolstrategy,implementationmethod.Discussedindetailthestatusofthevarioussystemsandsignaltransduction,andhavethesystemindifferentpartsofthestatethestatusofthework.PartofthesystemcontrolcircuitbasedonIntels8051chipmicrocontroller.AccordingtothepermanentmagnetbrushlessDCmotorcontrolofthePWMpulsewidth,speedsensorandpassedthrougheighthspeeddigitaldynamicdisplayofspeedandelectricalquantities,throughhardwareandsoftwaresupport,fortheentiresystemdesignrequirements.Keywords:SCM；pulsespeedcontrolsystem；motor；speedsensor；battery目錄1緒論.11.1本課題的研究背景和意義.11.2控制理論的概念.11.3電動機控制技術的發(fā)展.21.3.1電力電子器件的發(fā)展.21.3.2微機控制電動機技術的發(fā)展.21.3.3微機控制電動機的特點.21.4本課題的主要任務.32噴藥小車電動機的研究.32.1電動車對電動機的基本要求.42.2永磁無刷直流電動機特性分析.42.2.1無刷直流電動機的結構.42.2.2永磁無刷直流電動機的基本性能.52.2.3永磁無刷直流電動機的控制系統(tǒng).52.2.4直流無刷電機的運行原理.52.2.5永磁無刷直流電動機的不足.73總體設計布局.74電動小車調速系統(tǒng)的硬件設計.74.1MCS-51單片機內部結構.74.3電流檢測單元.114.3.1霍爾電流傳感器的測量原理.114.3.2電流檢測電路.124.4速度給定單元.134.4.1霍爾轉把結構.134.4.2霍爾轉把的信號特征.134.5速度檢測單元.144.5.1霍爾位置檢測電路.144.5.2集成轉速傳感器.154.5.3集成型速度傳感器的性能特點.164.6譯碼器.164.7.1Intel8279可編程鍵盤顯示器接口簡介.174.7.2蓄電池的容量顯示.184.8控制器保護功能欠壓檢測電路.185電動小車控制器軟件設計.195.1系統(tǒng)軟件設計的基本要求.195.2系統(tǒng)主程序結構.205.2.1主程序流程.205.2.2定時中斷服務程序流程.205.2.3AD中斷服務程序流程.215.3電機控制程序設計.215.3.1速度調節(jié)程序.215.3.2電流調節(jié)程序.225.4軟件抗干擾設計.22結論.24致謝.25參考文獻.26中國地質大學長城學院2012屆畢業(yè)設計11緒論1.1本課題的研究背景和意義本設計的出發(fā)點源自生活實際的需要，滿足我國農民在農業(yè)生產時候的使用。我國作為世界上的農業(yè)大國，農業(yè)是國家發(fā)展的一個命脈。國家人口眾多，需要的農業(yè)產品數量便自然而然的也有量上的要求，于是種植便是發(fā)展的一個要素。加上我國地理環(huán)境多種多樣，使得在多樣的環(huán)境中還能滿足生產需要顯得尤為重要。本設計是在農產品種植過程中對農作物實施噴藥作業(yè)時的一個半自動化工具的一個部分。電動噴藥小車的研發(fā)，其控制器部分是核心的一個組成，于是控制器的設計便是一個重要的任務。1.2控制理論的概念隨著社會的進步和科學技術的發(fā)展，控制理論經歷了從傳統(tǒng)控制理論到大系統(tǒng)理論和智能控制理論的發(fā)展歷程。傳統(tǒng)控制理論包括經典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經典控制理論主要解決單輸入單輸出問題，并采用傳遞函數、時域及頻域分析方法研究對被控對象的控制，其研究對象主要是線性定常對象?，F(xiàn)代控制理論從時域研究了多輸入多輸出線性系統(tǒng)，建立了刻劃控制系統(tǒng)本質的基本理論，使控制從一類工程設計方法提高成為一門新的科學。雖然傳統(tǒng)控制理論曾經在一段時期成為解決控制問題的有力工具并在當今控制領域起著重要作用，但是隨著科學技術的發(fā)展，工程科學對控制提出了更高的要求，傳統(tǒng)控制理論卻表現(xiàn)出了它的局限性。工業(yè)生產過程多具有非線性、時變性和不確定性，一般難以用精確的數學模型描述。傳統(tǒng)控制理論的任務在于反饋控制使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。但工程技術提出的控制任務遠不能用穩(wěn)定來概括，面對復雜的對象，復雜的環(huán)境和復雜的任務必須發(fā)展新概念、理論與方法【1】。智能控制理論是控制理論與人工智能相結合的產物，是傳統(tǒng)控制理論在深度上的挖掘，其目標是提高控制系統(tǒng)自尋優(yōu)、自適應、自學習、自組織等方面的智能水平。迄今為止，世界上最高級、最有成效的控制器還是人類自身，因為人具有比任何其他動物都發(fā)達的大腦，人具有處理模糊信息和直覺推理等多種智能【1】。從不同角度模擬人的智能就產生了不同的智能控制理論分支，其中應用較多的有模糊控制、專家系統(tǒng)和神經網絡等【2】。從廣義上講，各種智能控制方法的共同點是使工程控制系統(tǒng)具有某種仿人的智能，即研究人腦的微觀或宏觀結構功能，并把它移植到工程上【3】。