基于AMESim的直流电机速度伪微分反馈控制仿真

2014复习汇总2266

一、填空题 1．转速负反馈系统中，闭环系统的转速降减为开环系统转速降 1/k+1 倍。 2．速度、电流双闭环调速系统，在起动时速度调节器处于饱和状态。 3．当系统的机械特性硬度一定时，如要求的静差率S越小，调速范围 D 越小。 4．在电动机过载甚至堵转时，一方面限制电枢电流，起到快速的保护作用；另一方面，使转速下降，实现了“挖土机”特性。 5. 自然环流可逆系统就是配合控制的有环流可逆系统。触发脉冲的零位调整在 90度。工作中，任何时刻都应满足配合关系。 6．当电动机在额定转速以下变频调速时，要求 v/f=c ，属于恒转矩调速。7．从载波比N有无变化可将SPWM调制方式分为同步调制、异步调制与分段同步三种。 8单闭环无静差调速系统调试PI调节器输出的正负限幅值时，使其最大输出正限幅值略小于umax 。 9．静差率和调速范围是调速系统的两个的稳态性能指标。 10．带有速度、电流双闭环调速系统，在起动时电流调节器处于饱和状态。 11.V-M系统电流连续段的机械特性软，电流断续段特性硬。只要主电路电感量足够大，可以近似地只考虑连续段。 13. 采用α=β工作制配合控制可以消除直流平均环流，但不能抑制瞬时脉动环流。 15．. 在SPWM逆变器中，以__ 正弦波_______作为调制波，以等腰三角形作为载波来获得控制主电路6个功率器件开关的信号。 16．双闭环直流调速系统中抑制转速超调常采用带 P 环节的PI调节器。 20．正弦波型交-交变频器的最高输出频率为电网供电频率的 1/2 。 21. 转速电流双闭环系统中 ASR 输出限幅值主要依据电枢允许过载电流。

基于跟踪微分器的反馈控制器设计

本科毕业设计论文题目基于跟踪微分器的反馈控制器设计专业名称学生姓名指导教师毕业时间

毕业任务书一、题目基于跟踪微分器的反馈控制器设计二、指导思想和目的要求利用已有的专业知识，培养学生解决实际工程问题的能力；锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力三、主要技术指标 1、熟悉掌握跟踪微分器的基本原理； 2、设计倒立摆反馈控制器；四、进度和要求第01周----第02周：英文翻译；第03周----第04周：了解跟踪微分器的发展趋势；第05周----第06周：学习跟踪微分器；第07周----第09周：建立倒立摆系统的数学模型；第10周----第11周：利用跟踪微分器设计倒立摆反馈控制器；第12周----第13周：编写仿真程序，验证控制器性能；第14周----第16周：撰写毕业设计论文，论文答辩；五、主要参考书及参考资料 [1]郑大中.线性系统理论[M]．北京：清华大学出版社，2002 [2]王蓉.基于倒立摆系统的稳定控制算法研究[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2011. [3]周端.倒立摆系统控制方法研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2007. [4]俞立.鲁棒控制—线性矩阵不等式处理方法[M].北京: 清华大学出版社,

2002. [5]王新华,刘金琨.微分器设计与应用-信号滤波与求导[M],电子工业出版社,2010 [6]薛定宇,控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言及应用[M],清华大学出版社,2008 [7] 申铁龙,H∞控制理论及应用[M],清华大学出版社,1996 学生指导教师系主任

基于MATLAB的直流电机速度控制仿真

密级：科学技术学院 NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2012 —2016 年）题目基于MATLAB的直流电机速度控制仿真学科部：信息学科部专业：电气工程及其自动化班级：电气122班学号：7022812072 学生姓名：谢磊指导教师：万旻起讫日期：2015年12月至2016年5月31日

目录目录 (1) 摘要： ........................................................................................................................................................... I Abstract：............................................................................................................................................................ II 第一章绪论 (1) 1.1 课题来源及意义 (1) 1.2 国内外发展现状 (1) 1.3研究目标及内容 (1) 1.3.1研究目标 (1) 1.3.2研究内容 (1) 第二章MATLAB介绍 (2) 2.1 MATLAB简介 (2) 2.2 MATLAB所蜕变的历史经过 (2) 2.3 MATLAB的特点 (2) 2.4 控制系统仿真中常用的函数介绍 (2) 2.5 Simulink的基本介绍 (3) 第三章直流电机速度控制系统的建模和仿真 (4) 3.1 直流电机的工作原理 (4) 3.3直流电机速度控制仿真研究原理 (5) 第四章直流电机速度控制仿真介绍 (6) 4.1 直流电机H桥关于H桥的驱动的设计 (6) 4.1.1、H桥驱动电路 (6) 4.1.2 使能控制和方向逻辑 (7) 4.2直流电机速度控制仿真图 (9) 4.3仿真的模拟 (9) 4.4 仿真的分析 (12) 第五章总结与展望 (13) 参考文献 (14) 致谢 (15)

转速-电流双闭环直流调速系统的课程设计(MATLAB-Simulink)

I 电力拖动自动控制系统课程设计电气工程及其自动化专业任务书 1.设计题目转速、电流双闭环直流调速系统的设计 2.设计任务某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为：直流电动机：U n=440V，I n=365A，n N=950r/min，R a=0.04, 电枢电路总电阻R=0.0825, 电枢电路总电感L=3.0mH, 电流允许过载倍数=1.5，折算到电动机飞轮惯量GD2=20Nm2。晶闸管整流装置放大倍数K s=40，滞后时间常数T s=0.0017s 电流反馈系数=0.274V/A (10V/1.5IN) 转速反馈系数=0.0158V min/r (10V/nN)

II 滤波时间常数取T oi=0.002s，T on=0.01s ===15V；调节器输入电阻R a=40k 3.设计要求 (1)稳态指标:无静差 (2)动态指标:电流超调量5%；采用转速微分负反馈使转速超调量等于0。目录任务书............................................................................................................................... I 目录................................................................................................................................. II 前言. (1) 第一章双闭环直流调速系统的工作原理 (2) 1.1 双闭环直流调速系统的介绍 (2) 1.2 双闭环直流调速系统的组成 (3) 1.3 双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 (4) 1.4 双闭环直流调速系统的数学模型 (6) 1.4.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 (6) 1.4.2 起动过程分析 (7) 第二章调节器的工程设计 (11) (11)

实验四具有微分负反馈的反馈校正

实验四具有微分负反馈的反馈校正一、实验目的： 1、按给定性能指标，对固有模拟对象运用并联校正对数频率特性的近似作图法，进行反馈校正。 2、用实验验证理论计算结果。 3、熟悉期望开环传递函数为典型Ｉ型的参数计算及微分反馈校正调节器的实现.。二、实验要求： 1、观测未校正系统的稳定性及瞬态响应。 2、观测校正后系统的稳定性极瞬态响应。三、实验仪器设备 1、TDN-AC/ACS 教学实验系统一套 2、万用表一块四、实验内容、步骤及原理 1、原系统的原理方块图已知未校正系统的方框图如图4—1所示图4—1未校正系统的方框图要求设计具有微分校正装置，校正时使期望特性开环传递函数为典型I 型，并使系统满足下列指标：放大倍数： 19v K = 闭环后阻尼系数： 0.707ζ= 超调量： %3.4≤p M 调节时间： s T s 3.0≤ 校正网络的传递函数为： 1 21+= CS R C R G c

校正后的方块图如图4—2所示图4—2校正后的方块图 2、系统校正前后的模拟电路图图4—3系统校正前的模拟电路图图4—4系统校正后的模拟电路图 3、实验内容及步骤 a：测量未校正系统的性能指标。准备：将模拟电路输入端R(t)与信号源单元（U1 SG）的输出端OUT端相连接；模拟电路的输出端C(t)接至示波器。步骤：按图4—3接线；加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调节时间Ts，记录曲线及参数。

71.8%P M =>4.3%， 1.802s t s = >0.3s,不符合要求的性能指标性能分析：开环传函()250(0.31) S D S S = +，特征方程为：2 102500033S S ++=， ∴ ω= ，ξ=∴exp(83.39%P M ==, 1.8s t s = 与测量值基本一致，系统不满足指标，需加以校正。 b ：测量校正系统的性能指标准备：设计校正装置参数根据给定性能指标，设期望开环传递函数为 ) 1(19 )(+= TS S s G 因为：闭环特征方程为： 0192=++S TS 或 0T 19T 12=++ S S 707.0=ξ 故 T 1921= ξ 026.0=T

温度控制直流电动机转速系统设计报告

实训题目: 温度控制直流电动机转速学生姓名：崔敬通学号： 201223160126 专业：电子信息工程 2013年11月27日

1 引言直流电机具有良好的线性调速特性和控制性能，使其调速控制占主流地位。尽管交流变频电机、步进电机等在控制调速领域的应用比较广泛，但直流电机调速仍是大多数调速控制电机的最佳选择。89C55单片机支持C语言编程，可移植性好，速度快，已被广泛应用于机电一体化、工业控制、智能仪器仪表等领域。现应用89C51单片机对直流电机速度进行有效测试和控制，通过对直流电机转速脉冲和中断次数的计数，可实现根据输入值控制直流电机的转速。 2 设计任务与要求根据设计需要，通过测量原件把检测到的直流电机转速读入到89C55单片机中，再通过编程使读入的数值在显示器上显示出来。若检测到的电机转速等于设定值，则对直流电机的转速进行记录；若检测到的电机转速没有达到设定值，则通过加大数值或模数转换芯片使电机速度提升至设定值；若检测到电机转速超过设定值则通过模数转换芯片把电机速度降至设定值。通过这种实时检测和在线控制的方式使单片机能够对直流电机 2.1系统的设计要求及主要技术指标本论文要求使用单片机进行电路设计，同时单片机部分应带有显示功能。单片机对某个位置进行温度监控，当外部温度≥45℃时，电动机加速正转，当温度≥75℃时，电动机全速正转；当外部温度≤10℃时，电动机加速反转，当温度≤0℃时，电动机全速反转；当温度回到10℃～45℃之间时电动机逐渐停止转动。 2.2系统总体方案系统总体方案设计，如下图2.1

图2.1 系统总体方案图 2.3总体方案论述该系统采用AT89C55单片机为核心，通过DS18B20进行温度采集，送入单片机，经过软件编程进行温度的比较和范围划定，然后通过程序控制由单片机产生不同的PWM（脉冲宽度调制）信号，送给电机驱动芯片L298的使能端口，通过L298驱动芯片来控制直流电机的启动、速度、方向的变化；单片机将温度数据传送给LM016L显示温度。整个电路设计包括温度采集模块，单片机控制模块，温度显示模块，和电机及电机驱动模块。 3硬件电路设计 MCS-51系列单片机 Intel公司推出的8位单片机： 1976年推出的MCS-48系列：8039，8048等。

直流电机控制设计(1)

河南科技大学课程设计说明书课程名称现代电子系统课程设计题目＿直流电机控制设计学院＿＿电子信息工程学院＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿学生姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

日期＿＿＿＿＿＿＿课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名专业班级设计题目直流电机控制设计一、课程设计目的学习直流电机PWM的FPGA控制；掌握PWM控制的工作原理；掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；了解基于FPGA的电子系统的设计方法。二、设计内容、技术条件和要求利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。（1）基本要求： a．速度调节：4档，数字显示其档位。 b．能控制电机的旋转方向。 c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。（2）发挥部分 a．设计“去抖动”电路，实现直流电机转速的精确测量。 b．修改设计，实现直流电机的闭环控制，旋转速度可设置。 c．其它。三、时间进度安排布置课题和讲解：1天查阅资料、设计：4天实验：3天撰写报告：2天四、主要参考文献何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社2008.1 潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社2006.10 齐晶晶《现代电子系统设计》实验指导书电工电子实验教学中心2009.8

指导教师签字：2010年12月30日摘要利用FPGA可编程芯片及VHDL语言实现了对直编程实现流电机PWM控制器的设计，对直流电机速度进行控制。介绍了用VHDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM的产生模块、转向调节模块、转速控制模块、去抖动电路模块、电机转速显示等模块功能。采用CPU控制产生PWM信号，一般的PWM信号是通过模拟比较器产生的，比较器的一端按给定的参考电压，另一端接周期性线性增加的锯齿波电压。当锯齿波电压小于参考电压时输出低电平，当锯齿波电压大于参考电压时输出高电平。改变参考电压就可以改变PWM波形中高电平的宽度。若用单片机产生PWM信号波形，需要通过D/A转换器产生锯齿波电压和设置参考电压，通过外接模拟比较器输出PWM波形，因此外围电路比较复杂。 FPGA中的数字PWM控制与一般的模拟PWM控制不同，用FPGA产生PWM波形，只需FPGA 内部资源就可以实现。用数字比较器代替模拟比较器，数字比较器的一端接设定值计数器输出，另一端接线性递增计数器输出。当线性计数器的计数值小于设定值时输出低电平，当计数值大于设定值时输出高电平。与模拟控制相比，省去了外接的D/A转换器和模拟比较器，FPGA外部连线很少，电路更加简单，便于控制。脉宽调制式细粉驱动电路的关键是脉宽调制，转速的波动随着PWM脉宽细分数的增大而减小。直流电机控制电路主要由三部分组成：（1）FPGA中PWM脉宽调制信号产生电路。（2）FPGA中的工作/停止控制和正/反转方向控制电路。（3）由功率放大电路和H桥组成的正反转功率驱动电路关键词

基于Matlab的直流电机速度控制

系统仿真课程设计报告设计题目：基于Matlab的直流电机速度控制专业：自动化学生姓名：班级学号：指导教师：开课日期2013年 7 月 1 日至2013年 7 月 13 日南京邮电大学自动化学院

一、课程设计题目控制系统的执行机构常用直流电机来驱动，电路和原理示意图如下所示其开环传递函数为 ()()0001 .0)15.0)(1.001.0(01 .02+++= +++= s s K R Ls b Js K V θ ，请用时域分析方法设计PID 控制器，使系统满足下列性能指标要求：当仿真输入是单位阶跃信号时，电机输出转速调整时间小于2秒，超调小于5％，稳态误差小于1％。要求给出详细的设计步骤，matlab 源码及仿真曲线。二、实验原理本报告首先介绍了直流电动机的物理模型，并测量计算了它的具体参数。然后根据牛顿第二定律和回路电压法分别列写运动平衡方程式和电机电枢回路方程式，从而通过一些数学变换抽象出了以电压为输入、转速为输出、电流和转速为状态变量的数学模型。借助MATLAB 设计simulink 模块调整PID 模块的各项系数，使系统的阶跃响应达到了设计指标。 1、建立该系统的时域数学模型由克希霍夫定律得： V=R*i+L +e 直流电机转矩和电枢电流关系为 T=Kt*I 电枢旋转产生反电动势与旋转运动角速度的关系为 e=

由牛顿定律，转子力矩平衡关系为其中，T：负载转矩，：负载电流 V(s)=R*I(s)+L*sI(s)+E(s) 拉式变换：E=Ke(s) 划去中间变量得：开环传递函数为： 2、PID控制器的功能比例环节：Kp增大等价于系统的开环增益增加，会引起系统响应速度加快，稳态误差减少，超调量增加。当Kp过大时，会使闭环系统不稳定；积分环节：相当于增加系统积分环节个数，主要作用是消除系统的稳态误差。积分环节作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti增大，系统超调量变小，响应速度变慢；微分环节：主要作用是提高系统的响应速度，同时减少系统超调量，抵消系统惯性环节的相位滞后不良作用，使系统稳定性明显改善。 Td偏大或偏小，都会使超调量增大，调整时间加长。由于该环节所产生的控制量与信号变化速率有关，故对于信号无变化或变化缓慢的系统微分环节不起作用。三、设计步骤方法1：搭建simulink模块，利用经验调节法整定PID参数，使整个系统满足调节时间小于2秒，超调小于5%，稳态误差小于1%。 1、搭建的simulink模块图如下：

运控复习题

一、填空题 1、直流电动机有三种调速方案：（1）调节电枢供电电压U; （2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻R。 2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做_________ 电流截止___________ 负反馈。 3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成正比。 4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往下调，在不同转速下容许的输出_____________ 恒定，所以又称为恒转矩调速。调磁调速是从基速往上调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出功率基本相同，称为恒功率 __________ 调速。 5、直流调速系统的静态性能指标主要包括静差率和调速范围。 6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是迅速响应控制，积分部分的作用是消除稳态误差。 7、采用积分—速度调节器的闭环调速系统是无静差的。 8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。 9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态。 10、在额定负载下，生产工艺要求电动机提供的最高转速和 _______ 之比叫做调速范围。 11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比叫做静差率。 12、一个调速系统的调速范围，是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。 13、反馈控制的作用是__________ 、服从给定 _________________________________ 。 14、脉宽调制的方法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、频率一定、宽度可变脉冲序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节转速。 15、调速系统的要求有调速、稳速、加，减速。 16、直流电动机在调速过程中，若额定转速相同，则转速越低时，静差率越大。 17、在转速、电流双闭环直流调速系统中转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。 18、双闭环调速系统在正常运行时，ACR调节器是不会达到饱和的。 19、反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。 20、一般来说，调速系统的的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态性能指标则以跟随性能为主。 21、转速、电流双闭环直流调速系统在起动过程中，转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况。 22、双闭环调速系统的起动过程分为三个阶段，即电流上升阶段、恒流升速介段、转速调节阶段_____ 。 23、双闭环系统由于起动过程中转速调节器饱和，使电动机一直处于最大起动电流。 24、转速、电流双闭环系统在恒流升速阶段转速调节器饱和，电流调节器不饱和。 25、在转速、电流双闭环系统中，出现电网波动时, 扰动电流调节器其主要作用：出现负载时，转速调节器其主要作用。 26、在双闭环系统中中引入转速微分负反馈抑制转速超调，显著地降低（填增加或减少）动态速降，提高抗扰性能。 27、V-M系统的可逆线路有两种方法，即电枢反接可逆线路_和_励磁反接可逆线路 _。 28、变流装置有整流和逆变两种状态，直流电动机有电动和制动两种状态。 29、逻辑无环流可逆调速系统的结构特点是在可逆系统增加DLC称为无环流逻辑控制环节，包括电平检测、逻辑判断________ 、_________ 、联锁保护四部分，它的功能是根据系统运行情况实时地封锁原工作的一组晶闸管脉冲，然后______ 开

倒立摆系统自适应高阶微分反馈控制

倒立摆系统自适应高阶微分反馈控制 (齐国元，陈增强，袁著祉) （１.天津科技大学自动化系,天津30０222;２．南开大学自动化系,天津３000７1) 摘要：利用提取的系统高阶微分信息，提出了自适应高阶微分反馈控制器.某种程度上该控制器不依赖于单输入单输出(SISO）非线性仿射系统的模型．并且分析了闭环系统的稳定性和鲁棒性.通过将摆角方程的位移加速度看作是控制输入,将倒立摆系统转化成相互影响的两个SISO仿射系统,从而用两个串级高阶微分反馈控制器成功地实现了倒立摆系统的镇定与调节.数字仿真表明,控制器对摆的基准模型实现了较为满意的控制，而且该控制方法对非线性摩擦项，对摆长、摆质量、小车质量等参数变化以及外扰动具有强鲁棒性．关键词:倒立摆系统；高阶微分器；自适应高阶微分反馈控制器;不依赖模型控制器;鲁棒性１.引言作为一个典型的不稳定非线性装置,倒立摆系统的镇定和调节的问题在不同的控制设计技术中的演示和推动成为了一个基准的例子。例如,基于郑和约翰提出摆动能量的非线性控制器的模型是使用L 小增益逼近和林提供了线性状态反馈控制器是摆平衡。咔哇他你线性化了并列的两个倒立摆系统的非线性数字模型，然后通过使用状态反馈增益载体和全状态观测器设计了一个稳定性控制器。姚首先通过模糊法来识别动态线性化模型，然后根据这个模型设计出极点分配控制器使系统稳定。这些文献中涉及到的控制器取决于非线性基准模型或倒立摆的线性化模型。一些设计的方法考虑到了鲁棒控制器的摩擦项。但是不确定性低于基准模型。实际上,基于标准控制器取决于控制装置的模型是现代控制理论的重要特征。我们发现可测量的信息和它们的ｎ阶微分方程在放射系统中具有重要的意义。微分不仅是可变输出速率,而且也是系统的内部状态，翰利用高阶微分提出了自抗扰控制器。但是对控制器的闭环系统设有一个稳定性和收敛性的解决方法。在文献6中，我们设计了高阶微分器独立于控制装置，取决于信号本身。高阶微分器可以接近实际信号和提取ｎ阶微分。高阶微分器的稳定性和收敛性是已经证明了的。利用提取的微分信息,我们设计了自适应高阶微分反馈控制器,它不取决于系统的模型,但是取决于n阶微分。理论分析方法表明自适应高阶微分反馈控制器使闭环系统获得稳定性和收敛性。如果我们把加速度看作是摆角动态方程的控制输入,把小车加速度看作是小车的位移动态方程的控制对象,然后倒立摆系统转换成双非线性SISO放射系统。因此，用两个高阶微分反馈控制器,我们能使倒立摆镇定和调节。当摆角变成零度，小车的位移可以通过控制器达到目标位移。因为某种程度上该控制器取决于倒立摆的模型，高阶微分反馈控制器的扰动及参数变化具有强鲁棒性。仿真和展示了所提出理论的有效性。而且,高阶微分反馈控制器不取决于位移和速度和角的速度。但是取决于摆位和摆角。因此控制器是可适应的。本论文有以下几部分组成；第二部分是，根据高阶微分呈现了自适应高阶微分反馈控制器的ＳIＳＯ放射系统。第三部分,把倒立摆系统转换成放射系统和用自适应高阶微分反馈控制器使倒立摆镇定和调节。第四部分,通过数字演算证明倒立摆控制的有效性。 2．自适应高阶微分反馈控制器考虑扰动的ＳIＳＯ放射系统,自适应高阶微分反馈控制器的微分方程表示为:

keilc温度控制直流电机转速课程设计报告

目录一、设计目的及要求 (2) 1.1 设计目的 (2) 1.2 设计要求 (3) 二、设计方案及论证之硬件电路设计 (3) 2.1芯片简介 (3) 2.2 电路原理图 (4) 2.21 电机测速即驱动部分： (4) 2.22电路供电系部分 (5) 2.23显示部分 (5) 三、设计方案及论证之软件设计 (6) 3.1 程序设计思路 (6) 四、器件清单 (13) 五、器件识别与检测 (14) 六、仿真结果： (15) 七、软件简述 (15) 7.1 keil 简介 (15) 7.2 keil与proteus联调与仿真实现 (16) 九、参考文献 (17) 课程设计任务书

一、设计目的及要求 1.1 设计目的本设计主要是应用proteus软件和嵌入式C语言编程工具，结合单片机原理及应用。危机原理与接口技术等专业课程，强化和巩固专业理论基础，掌握

Proteus仿真的技巧和嵌入式C语言编程工具，提高单片机开发能力，并为嵌入式开发打下基础。 1.2 设计要求 (1) 使用 AT89C51单片机为核心,使用 4 位集成式数码管显示当前温度,温度传感器使用 DS18B20,使用 L298 驱动直流电动机。 (2)用 4 位集成式数码管显示当前温度, , 当温度在≥ 45 C 时, 直流电动机在 L298 0 0 驱动下加速正转,温度在≥ 75 C 全速正转;当温度≤ 10 C 时,直流电动机加速反转,温度≤ 0 C 时,直流电动机全速反转;温度 10 C ~ 45 C 之间时,直流电动机停止转动。 (3)控制程序在 Keil 软件中编写,编译,整个控制电路在 Proteus 仿真软件中连接调示。二、设计方案及论证之硬件电路设计 2.1芯片简介本设计选择采用AT89C51单片机为核心。AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。

直流电机速度控制模型建立

十二、直流电动机速度控制模型建立如图所示，a R 和a L 分别为电枢回路电阻和电感，a J 为机械旋转部分的转动惯量，f 为旋转部分的粘性摩擦系统，)(t u a 为电枢电压，)(t n 为电动机转动速度，)(t i a 为电枢回路电流。通过调节电枢电压)(t u a ，控制电动机的转动速度)(t n 。电动机负载变化为电动机转动速度的干扰因素，用负载力矩)(t M d 表示。根据直流电动机的工作原理及基尔霍夫定律，直流电动机有四大平衡方程：（1）电枢回路电压平衡方程 )()()(t u E t i R dt t di L a a a a a a =++ 式中，a E 为电动机的反电势。（2）电磁转矩方程 )()(t ia K t M a w = 式中，)(t M w 为电枢电流产生的电磁转矩，a K 为电动机转矩系数。（3）转矩平衡方程 )()()()(t M t M t fn dt t dn J d w a +=+ 式中，a J 为机械旋转部分的转动惯量，f 为旋转部分的粘性摩擦系数。（4）由磁感应关系，得 )(t n K E b a = 根据上述的四个平衡方程式，可建立起系统的输出量、干扰量与输入量之间的传递函数 b a a a a a a a a a K K f R s J R f L s L J K s U s N ++++=)()()(2 a a a a d R s L K s U s M +-=)()( 建立起直流电动机的结构图为

直流电动机参数为 Ω =0.2a R ， 015.0,015.0,5.0===b a a K K H L ,Nms f 2.0=,202.0m kg J a ?=。得到系统的阶跃响应曲线为

直流电机PID控制与仿真

长春大学课程设计说明书题目名称直流电机速度PID控制与仿真院（系）电子信息工程学院专业（班级）自动化13403 学生姓名张华挺指导教师曹福成起止日期2016.10.24——2016.11.04

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 直流电机速度PID控制与仿真摘要：在本次课程设计中重点研究直流电机的工作原理以及直流电机的各种调速方法。在调速控制中，我们包含两个大的部分，一个是直流电机的开环控制，另一个是直流电机的闭环控制，在直流电机的闭环控制中，又分别介绍转速闭环控制和PID闭环控制，并且对直流电机的每个模型进行建模并仿真，观察其动态性能，分析研究直流电机的各个控制的优缺点。关键词：直流电动机；转速控制；PID控制；Matlab仿真

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ DC Motor Speed PID Control and Simulation Abstract: In this curriculum design, the work principle of DC motor and DC motor speed control methods are studied. In speed control, we include two parts, one is the open loop control of DC motor, the other is a closed loop DC motor control in DC motor closed-loop control, and introduces the speed closed-loop control and PID control, and each model of the DC motor for modeling and simulation to observe the dynamic performance analysis of DC motor control and the advantages and disadvantages of each. Keywords: DC motor; speed control; PID control; Matlab simulation

带转速微分负反馈直流双环调速

目录摘要 (1) 1 系统概述 (2) 2 系统电路设计 (3) 2.1 主电路设计 (3) 2.2 控制电路设计 (4) 2.2.1 触发电路设计 (4) 2.2.2 调节器电路设计 (6) 2.3 系统给定及偏移电源电路设计 (7) 2.4 转速电流的检测 (8) 3 系统工程设计 (8) 3.1 电流调节器设计 (9) 3.2 转速调节器设计 (11) 附录：总体电路图 (13) 总结与体会................................................. 错误！未定义书签。参考文献：................................................. 错误！未定义书签。

摘要电力拖动自动控制系统是将电能转换成机械能的装置，它主要包括有调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型。而各种系统又往往都是通过控制转速来实现的，因此转速系统是最基本的电力拖动控制系统。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到广泛应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M系统），它相比于旋转变流机组及离子拖动变流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。而转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。本课程设计为V-M双闭环不可控直流调速系统设计，报告首先根据设计要求确定调速方案和主电路的结构型式，然后对电路各元件进行参数计算，包括整流变压器、整流元件、平波电抗器、保护电路以及电流和转速调节器的参数确定。进而对双闭环调速系统有一个全面、深刻的了解。关键词：直流调速晶闸管双闭环

温度控制直流电动机转速

温度控制直流电机转速设计报告院系：物电学院专业：电子信息工程学号：201000920146 姓名：赵婧

摘要本文是对直流电机PWM调速器设计的研究，主要实现对电机的控制。本课程设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示。单片机在程序控制下，H型驱动电路完成电机正反转控制.在设计中，采用PWM 调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高。关键词：AT89C51单片机；PWM调速；正反转控制；仿真。

The Design of Direct Current Motor speed Regulation System Based on SCM Chenli School of Information and Engineering Abstract This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it. Key words:PWM signal，tachogenerator，PI calculation

直流电动机速度控制设计概述

第一章：概述直流电动机是人类发明最早和应用的一种电机。与交流电机相比，直流电机因结构复、维护苦难，价格昂贵等缺点制约了它的发展，应用不及交流电机广泛。但由于直流电动机具有优良的启动、调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。转速调节的主要技术指标是：调速范围D和负载变化时对转速的影响即静差率，以及调速时的允许负载性质等（静差率就是表示在负载变化时拖动装置转速降落的程度。静差率越小，表示转速稳定性越好，对生产机械，如机床加工的零件，其加工的精度及表面光洁度就越高）。而直流电动机的突出优点是恰好是能在很大的范围内具有平滑，平稳的调速性能，过载能力较强，热动和制动转矩较大。因此，从可靠性来看，直流电动机仍有一定的优势。调节直流电动机转速的方法有三种：（１）电枢回路串电阻；（２）改变励磁电流；（３）改变电枢回路的电源电压；而本文从另一个角度来阐述直流电机的速度控制，即利用自动控制中的反馈来调节电机的平稳运行以达到各项性能指标。

第二章：系统数学模型本系统的简化方框图为：其对应的原理图为：控制系统的被控对象为电动机（带负载），系统的输出量是转速w ，参数亮是Ui 。控制系统由给定电位器、运算放大器1（含比较作用）、运算放大器2（含RC 校正网络）、功率放大器、测速发电机、减速器等部分组成。工作原理为：当负载角速度ω和电动机角速度m ω一致的时候，反馈电压为0，电机处于平衡状态即电动机运行稳定。当负载的角速度收到干扰的作用时，ω和m ω失谐，控制系统通过反馈电压的作用来改变m ω直到达到新的一致使系统恢复稳定，电机稳定运行。

2.1直流电动机的数学模型：直流电动机的数学模型。直流电动机可以在较宽的速度范围和负载范围内得到连续和准确地控制，因此在控制工程中应用非常广泛。直流电动机产生的力矩与磁通和电枢电流成正比，通过改变电枢电流或改变激磁电流都可以对电流电机的力矩和转速进行控制。图2.2是一个电枢控制式直流电动机的原理图。在这种控制方式中，激磁电流恒定，控制电压加在电枢上，这是一种普遍采用的控制方式。设为输入的控制电压电枢电流为电机产生的主动力矩为电机轴的角速度为电机的电感为电枢导数的电阻为电枢转动中产生的反电势为电机和负载的转动惯量根据电路的克希霍夫定理 (2-1) 电机的主动转矩 (2-2) 其中为电机的力矩常数。反电势 (2-3) 式中为电机反电势比例系数力矩平衡方程

直流电机速度控制

目录摘要.................................................. II 第1章绪论. (1) 第2章系统论述 (3) 2.1 总体方案 (3) 2.2 基本原理 (3) 2.3 原理框图 (3) 第3章系统的硬件设计 (5) 3.1 单片机最小系统的设计 (5) 3.2 电源电路设计 (6) 3.3 直流电机驱动电路设计 (7) 3.4 显示模块设计 (8) 3.5 按钮电路设计 (8) 3.6 元件参数选择 (9) 第4章系统的软件设计 (11) 4.1 总体方案 (11) 4.2 相关软件介绍 (12) 4.3 应用软件的编制、调试 (13) 第5章仿真结果与分析 (14) 5.1仿真电路图 (14) 5.2 仿真结果 (14) 第6章总结 (17) 参考文献 (18) 附录A：系统整体硬件电路图 (19) 附录B：程序代码 (20)

摘要当今，计算机控制系统已经在各行各业中得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电器传动的主流在现代化生产中起着主导作用。由于生产过程的不同要求，需要电动机进行不同转速的运转。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电动机控制系统有着十分重要的显示意义。本设计主要运用AT89C51单片机为核心硬件，对直流电动机进行速度控制。并且辅助以硬件部分的驱动、复位、LED显示等电路，软件部分对AT89C51进行模块化程序的输入，通过按钮控制，实现对直流电动机的正转、反转、加速、减速和停止等控制功能。同时，由LED与电动机转速显示控制效果。利用AT89C51芯片进行低成本直流电动机控制系统设计，简化系统构成、提高系统性能，满足了生产要求。关键词：计算机控制 AT89C51单片机直流电动机

控制系统复习资料

一、填空题 1、将) 1)(1(212)(++=s T s T K W s obj 校正成典型I 型系统时，应当选用调节器，调节器的传递函数为，参数配合是。 6、双极式可逆PWM 变换器的占空比为时，输出电压大于零。 7、某闭环系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电机的转速降为8r/min ，若将开环放大倍数提高到30，它的速降是。在同样静差率下，调速范围可扩大倍。 8、可逆系统在制动过程中的本桥逆变阶段中，是将通过本桥回馈电网。 1、在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统稳定运行中，突加负载后系统又进入稳定运行，晶闸管整流装置的输出电压U do 的值不变。 9、采用比例调节器的闭环系统是静差系统。 10、反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的一切干扰 11、双闭环流直流调速系统起动大部分时间里ASR 、ACR 两个调节器的状态是ASR 饱和，而ACR 。 12、引入转速微分负反馈，可以抑制转速。 13、典型转速、电流双闭环系统稳态运行时的调节器的输入偏差电压是。 14、α=β配合控制系统中的环流是环流 15、双极式可逆PWM 变换器输出直流平均电压为零时，占空比为。 16、电压负反馈带电流正反馈的系统通常采用补偿。 17、闭环回路中的干扰可得到有效抑制，而中的干则得不到抑制。 18、某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电机的速降为10r/min,如果将开环放大倍数提高到30，则它的速降为多少在同样静差率下，速范围可扩大多少倍。 19、闭环回路中的干扰可得到有效抑制，而中的干则得不到抑制。 20、将2()12(1)(1) obj s K W T S T S =++（其中T 1>T 2）校正成典型I 型系统时，应当选用调节器，调节器的传递函数为，参数配合是。 21、环流可分为两大类，即和。 22、闭环调速系统中，用、、三种调节器可实现静态无差。 23、直流环流可用的配合控制来消除。 24、转速、电流双闭环系统的转速调节器的作用是，，和。 25、在转速、电流双闭环直流调速系统中，转速给定值U *n 不变，转速反馈系数α增加，系统稳定后，转速反馈电压U n 的值。 26、将)1(2 )(+=Ts s K W s obj 校正成典型Ⅱ型系统时，应当选用调节器，调节器的传递函数为，参数配合是。 27、当系统有多个小惯性环节串联时，在一定条件下，可以将它们近似看成是，其时间常数等于原系统各时间常数之。 28、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程分为三个阶段，即（1），（2），（3） 2、变压变频调速的基本指导思想是保持恒定。 3、转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程分为三个阶段，即（1），（2），（3）。 4、无环流逻辑控制器输入信号分别是：和。 5、环流可分为两大类，即和。

基于AMESim的直流电机速度伪微分反馈控制 仿真