數(shù)字控制PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、山東理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)課 題：數(shù)字控制PWM的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)姓 名：嵇長發(fā)學(xué) 號(hào)：1011042088班 級(jí)：自動(dòng)化1003班院 校：電氣與電子工程學(xué)院數(shù)字控制PWM的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)一、 課程設(shè)計(jì)的目的運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行進(jìn)行控制，了解計(jì)算機(jī)控制的過程。對計(jì)算機(jī)的原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識(shí)和了解，設(shè)計(jì)的過程包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)，硬件的選擇和設(shè)計(jì)，控制軟件的設(shè)計(jì)。以便使我們對大學(xué)中所學(xué)的課程有一個(gè)更深的學(xué)習(xí)，使所有的課程綜合在一起。二、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 1數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的原理 采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別

2、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)連接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為PWM的控制電壓。檢測部分中，采用了霍爾片式電流檢測裝置（TA）對電流環(huán)進(jìn)行檢測，轉(zhuǎn)速環(huán)則是采用了光電碼盤進(jìn)行檢測。 （直流調(diào)速系統(tǒng)課本P122原理圖兩者結(jié)合碼盤測速）2數(shù)字控制直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 （直流調(diào)速系統(tǒng) 陳伯時(shí)編著課本P101）雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用微機(jī)控制；全數(shù)字電路，實(shí)現(xiàn)脈沖觸發(fā)、轉(zhuǎn)速給定和檢測；采用數(shù)字PI算法。由軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)由主電路、控制電路、給定電路、顯示電路組成主電路：三相交流電源經(jīng)不可控整流器變換為電壓

3、恒定的直流電源，再經(jīng)過直流PWM變換器得到可調(diào)的直流電壓，給直流電動(dòng)機(jī)供電.主電路采用由達(dá)林頓管組成的H型PWM電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。 主電路三、 硬件選擇1.單片機(jī)選擇選擇89S52單片機(jī)以下是引腳圖，以及引腳功能介紹VCC：供電電壓。 -i.bm  hxy0:m  GND：接地。 )U GR&QR6.T/Kj$DP3.0 RXD（串行輸入口） W

4、8.oLh  "m38*s x  P3.1 TXD（串行輸出口） E'OBh0$!e  -?MpHSho$  P3.2 /INT0（外部中斷0） #!Id %=P2  WE+Vs P3.3 /INT1（外部中斷1） ,9o4%>I  >tI"(39P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） s_o)MyCVC  )Z2p Pmx  P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） zN;u.8)h0  "(;g!)P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） z= IkMktD &

5、#160;l?uo/<u  P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） gh;6t*a  (ddtRfXUN  2.直流電動(dòng)機(jī)選擇電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)陳伯時(shí)編P79直流電動(dòng)機(jī)：220V,136A,1460r/min,Ce=0.132V*min/r,允許過載倍數(shù)=1.5；晶閘管裝置放大系數(shù)Ks=40;電樞回路總電阻R=0.5；時(shí)間常數(shù)Tl=0.03s,Tm=0.18s,Ton=0.01s,電流反饋系數(shù)：=0.05V/A,(約等于10V/1.5*In)四、硬件設(shè)計(jì)部分1. 鍵盤設(shè)計(jì)采用8*2行列式鍵盤輸入給定轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題：（1）轉(zhuǎn)速不足四位時(shí)，在前面加撥

6、0湊夠四位；（2）轉(zhuǎn)速輸入錯(cuò)誤時(shí)，按取消鍵，顯示器清空，重新輸入值；（3）轉(zhuǎn)速輸入完成后，按確認(rèn)鍵。2·顯示器設(shè)計(jì)采用共陽極的發(fā)光二極管構(gòu)成可以顯示8位十進(jìn)制的顯示器，運(yùn)行中前四個(gè)顯示額定轉(zhuǎn)速，后四個(gè)顯示當(dāng)前的實(shí)際轉(zhuǎn)速值。 共陽極顯示器，用74LS47驅(qū)動(dòng) 3·8279芯片8279引腳說明DB0DB7:雙向數(shù)據(jù)總線 /RD、/WR:讀寫選通信號(hào) /CS:片選信號(hào)RESET:復(fù)位信號(hào)CLK:時(shí)鐘信號(hào) A0:命令/狀態(tài)或數(shù)據(jù)識(shí)別信號(hào)A=1,為寫命令或讀狀態(tài); A=0,為數(shù)據(jù) IRQ:中斷請求信號(hào)SL0SL3: 矩陣掃描線RL0RL7: 檢測輸入線/BD: 顯示消隱信號(hào)SHIFT

7、: 擴(kuò)展鍵位的換檔信號(hào),帶上拉電阻 CTRL/STB: 控制鍵輸入/選通信號(hào)輸入,帶上拉電阻4.8279與單片機(jī)、鍵盤和顯示器的外圍總接線如圖1示。5.模擬ACR電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)采用PI調(diào)節(jié)器圖在電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)陳伯時(shí)編P78通過直流電機(jī)型號(hào)計(jì)算軟件，以及檢驗(yàn)近似條件P796.數(shù)字ASR轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)？（電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)陳伯時(shí)編P114） 7.數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832芯片:注輸出要05V單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用姜志海編P247引腳介紹Vcc:電源輸入線  Vref:基準(zhǔn)電壓輸入線  (-10v+10v)  AGND:模擬地,

8、摸擬信號(hào)和基準(zhǔn)電源的參考地.  DGND:數(shù)字地,兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好D0D7：數(shù)字信號(hào)輸入端。 ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。CS：片選信號(hào)，低電平有效。 WR1：寫信號(hào)1，低電平有效。 XFER：傳送控制信號(hào)，低電平有效。/ WR2：寫信號(hào)2，低電平有效。 IOUT1、IOUT2：DAC電流輸出端。 8放大器同相放大器反相放大器9.PWM生成原理介紹用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定，寬度可變的脈沖電壓序列，從而改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。PWM仿真10.光電離

9、圖光電偶合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電光和光電的轉(zhuǎn)換器件。-11.DAC0832/ACR/放大器、光電耦合電路12.光電編碼器本設(shè)計(jì)使用每轉(zhuǎn)1024線的光電編碼器作為轉(zhuǎn)速傳感器，它產(chǎn)生的測速脈沖頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速有固定的比列關(guān)系，微機(jī)對該頻率信號(hào)采用M/T法測速處理。圖（本子草圖詳細(xì)）M/T法測速原理轉(zhuǎn)速測定為M/T式編碼盤測速，要通過測取給定時(shí)間內(nèi)的編碼盤輸出的脈沖數(shù)。T0用來定時(shí)，T1用來計(jì)數(shù)，T0和T1均工作與方式1。T0定時(shí)50ms，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為12MHz，機(jī)器周期為1us，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)陳伯時(shí)編P10

10、313.電源設(shè)計(jì)正負(fù)5伏特，正負(fù)12伏特14.驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)八位顯示器15.電流檢測 與直流電機(jī)相串連，檢測電機(jī)電流，反饋電流與電流調(diào)節(jié)器ACR的反饋端相接。16.報(bào)警器接在單片機(jī)P1.0口上，開始時(shí)，初始化，令p1.0為低電平，當(dāng)檢測到電流過大時(shí)，變?yōu)楦唠娖?，二極管發(fā)亮四、流程或者系統(tǒng)工作原理-五、整機(jī)電路圖參考文獻(xiàn)1 王兆安等.電力電子技術(shù) .機(jī)械工業(yè)出版社.2張宏建·自動(dòng)檢測技術(shù)與裝置·化學(xué)工業(yè)出版社3 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng). 機(jī)械工業(yè)出版社.4 楊欣等·51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例詳解·清華大學(xué)出版社5孫立志.PWM與數(shù)字化電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用.中國電力出版社.6 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社. 7 陳明熒. 8051單片機(jī)基礎(chǔ)教程.科學(xué)出版社. 8 姜志海·單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用