直流电动机PWM控制系统设计开题报告
直流电机PWM调速与控制设计报告
综合设计报告单位：自动化学院学生姓名：专业：测控技术与仪器班级：0820801 学号：指导老师：成绩：设计时间：2011 年12 月重庆邮电大学自动化学院制一、题目直流电机调速与控制系统设计。
二、技术要求设计直流电机调速与控制系统，要求如下：1、学习直流电机调速与控制的基本原理；2、了解直流电机速度脉冲检测原理；3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路；4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信；5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。
6、要求电机能实现正反转控制；7、系统具有实时显示电机速度功能；8、电机的设定速度由电位器输入；9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。
三、给定条件1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料；2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等；3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机；四、设计1. 确定总体方案；2. 画出系统结构图；3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路；4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信；5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告；直流电机调速与控制摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。
无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。
据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。
同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。
电动机与人的生活息息相关，密不可分。
电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。
简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。
这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。
直流电机PWM控制系统设计
直流电机PWM控制系统设计一、选题背景在现代化工业中，电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于国防、石油化学、机械、冶金等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和供应量的增长，越来越多的生产机械要求能实现自动调速。
近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用。
直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。
采取传统的调速系统主要有以下的缺陷:模拟电路很容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。
而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。
二、方案论证(设计理念)PWM为主控电路的调速系统:基于单片机类由软件PROTUES来实现PWM调速，在PWM调速系统中占空比D是一个重要参数在电源电压ud不变的情况下﹐电枢端电压的平均值取决于占空比D的大小，改变D的值可以改变电枢端电压的平均值，其方法如下:A、定宽调频法:保持:不变，只改变t，这样使周期(或频率)也随之改变。
脉宽调制为主控电路的调速系统:基于单片机类由软件来实现调速，在调速，在调速系统中占空比是一个重要参数在电源电压ud不变的情况下，电枢端电压的平均值取决于占空比D的大小，改变D的值可以改变电枢端电压的平均值，其方法如下：a、定宽调频法:保持:不变，只改变t，这样使周期(或频率)也随之改变.B、调宽调频法:保持t不变，只改变;，这样使周期(或频率)也随之改变。
C、定频调宽法:保持周期T(或频率)不变，同时改变;和t。
B、调宽调频法:保持t不变，只改变；，这样使周期(或频率)也随之改变.C、定频调宽法:保持周期T(或频率)不变，同时改变；和t.)前两种方法在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率)，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因此常采用定频调宽法来改变占空比从而改变直流电动机电枢两端电压5。
基于51单片机的PWM直流电机调速系统设计——开题报告
西安交通大学城市学院
本科毕业设计（论文）开题报告
题目基于51单片机的PWM
直流电机调速系统设计
所在系电气与信息工程系
学生姓名 XX
专业测控技术与仪器
班级测控XXX学号 XXXXX
指导老师 XXXXXX
教学服务中心制表
2014年3月
B=KP [1+2T/TI+TD /T]
C=KP KD /T
式中 KP———比例系数；
T———采样周期；
TD———微分周期；
TI———积分周期；
KI———积分系数,KI= KP T/TI；
KD———微分系数，KD=TD /T。
（4）在Proteus环境下系统的硬件电路和仿真
利用Proteus软件对各个子电路及整体电路进行了仿真，确保设计的电路能够满足性能指标要求，并给出了仿真结果。
完成本课题所需的工作条件(如工具书、计算机、实验、调研等)及解决办法KEILC 和Proteus软件、计算机
4、系统流程图如下：。
直流电动机转速控制系统设计开题报告
1．本课题的研究内容、重点及难点 研究内容
直流电动机因其良好的起动性能和调速性能而得到广泛的应用。 直流电动机在社会 的应用很广泛，常应用于对起动和调速有较高要求的场合，例如在工矿、交通、医疗、 工业自动化等等行业。 利用单片机控制直流电动机转速往往可以提高系统的可靠性，抗 干扰能力，维修方便，能耗低，性价比高等特点。 直流电动机转速控制系统主要应用常应用于对起动和调速有较高要求的场合， 其良 好的起动性能、 调速性能和制动性能而在高铁、 工业、 航空航天等领域得到了广泛应用。 因此研究直流电动机转速控制的原理有着很大的现实意义。 本课题的研究内容是基于单 片机控制直流电动机转速控制系统要求采用闭环反馈控制。直流电动机初始速度为零， 并且通过液晶屏显示速度。本课题的研究内容主要有以下几个方面： （1） 研究直流电动机的工作原理； （2） 研究直流电动机的测速原理； （3） 研究直流电动机的闭环反馈控制； （4） 研究如何利用单片机系统设定转速、转速数据采集，反馈处理数据； （5） 研究直流电动机的闭环反馈控制减少转速稳态误差； （6） 研究直流电动机转速控制系统的硬件。
4
系统组成如图 2 所示：
LED 显示 驱动 电路 键盘
直流 电机
光电 编码器
AT89S52
A/D 转换
电位给定
电流检测 图2 系统组成
（3）软件设计 主程序软件流程图如图 3 所示，主要完成实时性要求不高的功能，完成系统初始化 以后，实现键盘处理、刷新显示等功能。 主程序软件流程图如图 3 所示：
研究重点及难点
重点： （1） 直流电动机转速控制系统的硬件设计，使基本硬件电路能满足初始速度为零， 额定负载时，单位阶跃响应超调量<5%，转速稳态误差<±5%； （2）选择合适的测速元件，更能精准的测出直流电动机的转速； （3）正确设计转速的程序,其偏差按某种控制算法进行计算，所得数字量输出信号 经 D／A 转换接口直接驱动执行装置，对控制对象进行调节，使其保持在设定值上。 难点： （1）利用数字 PID 技术实现对直流电动机的闭环控制； （2）如何合理单片机程序，使之能精确测量出直流电动机的转速； （3）如何减少额定负载时的转速稳态误差。
直流电动机转速控制系统设计开题报告
现有设备和实验条件
个人计算机、51 单片机开发板、示波器、直流稳压电源、数字万用表，开放实验室
3
3．实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料 实施方案
本课题有三个主要问题需要解决，分别是系统整体设计、系统转速稳态误差、系统 程序和系统实物设计制作。 其中， 系统整体设计可以通过查阅相关资料和借鉴工业成品 来解决； 系统转速稳态误差主要通过所学知识和查阅相关资料吸取总结已有经验，减少 转速控制系统误差； 软件程序的设计和实物的制作与调试可以根据所学知识进行，对于 该过程中所遇到的问题可以通过查阅相关资料，和同学讨论，询问指导老师，到实验室 进行试验等手段解决。 具体如下： （1）系统设计 基于 PWM 和 PID 的直流电动机转速控制系统的原理框图如图 1 所示。 系统以单片 机为基础，根据 PWM 调速的基本原理，通过改变直流电动机电枢电压的占空比来改变 平均电压的大小，从而控制电动机的转速，实现对直流的平滑调速。系统可以通过单片 机键盘或者电位器来控制给定速度的大小。
2
主要参考文献
[1] 顾绳谷 .电机及拖动基础[M].北京：机械工业出版社，2010 [2] 王益全 .电动机原理与实用技术[M].北京：科学出版社，2005 [3] 宋庆环 .直流电动机调速系统中的应用[J].选煤技术，2008（04） ：57-58 [4] 胡寿送 .自动控制原理[M].北京：科学出版社，2013 [5] 陈毅，陈伯时 .电力拖动自动控制系统：运动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2009 [6]王连英.模拟电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008. [7] 牛洁，周静 .基于霍尔传感器的直流电机转速测量系统设计[J]. 电子测试，2008， （05） ：74-78 [9] 刘小兵，刘任庆 .电单片机在直流电机转速控制系统中的应用[J]. 电气开关，2008， （04） ：54 [9] 张涛，张晓宇，王辉俊 .基于 PWM 和 PID 的直流电机控制系统设计与制作[J]. 实验室研究与探 索，2014， （33） ：134-138 [10] Neyram H,Ming C,Leu plete model characterization of brushless DC motors[J].IEEE Transactions on Industry Application,1993,28(1):172-180
直流电机控制算法的研究与实现的开题报告
直流电机控制算法的研究与实现的开题报告一、选题背景和意义直流电机是一种常见的电动机种类，广泛应用于机械、工业、汽车、船舶、航空等领域。
随着现代控制技术的迅猛发展，直流电机的控制器件性能越来越精密、复杂，因此，如何设计一套有效、实用的直流电机控制算法技术已经成为研究的热点之一。
本研究拟通过系统地研究直流电机的控制原理、控制方法与控制器件性能等关键技术，设计并实现一套实用型的直流电机控制算法，为进一步推动直流电机技术的发展与应用提供科学依据和技术支撑，起到积极推动的作用。
二、研究内容1. 系统综述直流电机的基本原理、操作特性及其应用领域；2. 深入探讨直流电机控制算法的理论与实践问题；3. 研究常见的直流电机控制算法(Armature Control, Field Control, Chopper Control, PWM Control等)的工作原理、特点和适用范围，比较不同算法的优缺点；4. 基于所选控制算法的特点，设计相应的电路结构和数据处理算法，将其应用到实际的直流电机控制中；5. 针对实际应用中出现的问题，分析原因，提出优化方案。
三、研究方法1.理论方法：通过学习、总结和分析学术文献和经典著作，理解直流电机控制的基本原理、方法和技术；2.实验方法：根据设计思路，建立实验平台，对所选的算法进行实践验证，不断优化算法设计；3. 数据处理方法：采用MATLAB,python等软件、工具进行数据处理、实验数据分析与算法实现。
四、研究计划与进度安排主要任务计划进度实际进度文献综述 1周已完成直流电机基本原理及操作特性综述 2周已完成直流电机控制算法综述与分析 2周已完成设计算法方案及实验平台搭建 3周已完成算法实践验证、结果分析和提出方案 7周进行中论文撰写和形成 3周留出时间安排五、预期研究成果1. 深入了解并掌握直流电机控制算法的基本理论和概念；2. 设计实用型的直流电机控制算法，并通过实验验证其稳定性、性能以及应用价值；3. 比较常用直流电机控制算法的优缺点，提出本文实现的直流电机控制算法的优化方案；4. 最终完成一篇具有高水平的学术论文，为直流电机控制算法研究提供一定的参考和借鉴意义。
PWM直流调速系统开题报告
主要内容包括：触发电路设计；电流调节器设计；转速调节器设计。
4月2日到4月15日
分析并确定系统的设计方案；建立数学模型，计算其参数。
4月16日到4月20日进行系统各部分的设计和实验，数字仿真，验证其设计；完成相关实验。4月21日到4月30日开始书写论文并修改。5月1日到5月31日
3.麻鸿儒,刑大成,谭敦生,曾令全.电力传动控制实验指导书.东北电力大学电机实验室,2003.10
为适应教学改革和学科发展的需要，本书在陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统》的主要内容基础上，根据当前电力传动控制技术的新发展，进行了精简和重组。全书分为5章。第1章是全书的基础，介绍了电力传动控制系统的基本组成和共性问题，包括系统基本结构与组成，电动机、电力电子变流器、系统检测和控制器的基本概念及原理。第2章以统一电机理论为基础，建立了各种电机的数学模型，并构建了电力传动系统各个环节的数学模型。第3章为直流传动控制系统，在前两章的基础上，专门分析和讨论了系统的控制原理、结构和运行特性等问题。第4章为交流传动控制系统，包括异步电动机和同步电动机的控制原理、系统结构和运行特性等问题。第5章介绍了电力传动控制系统的设计方法。
[6]．黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社，1999.
[7]．马志源.电力拖动控制系统[M].北京：科学出版社,2003.
[8]．R.Cardenas, MRAS observer for Doubly–Fed Induction Machines, [J]. IEEE
3、设计（论文）的研究方案（拟采用的研究方法、准备工作情况及主要措施）、主要研究内容及预期目标
[1]、许晓峰电机及拖动北京：高等教育出版社，2004
不可逆直流PWM数字调速系统设计【开题报告】
图1 直流双闭环调速系统结构图直流调速系统中应用最普通的方案是转速、电流双闭环系统，采用串级控制的方式。
转速负反馈环为外环，其作用是保证系统的稳速精度。
电流负反馈环为内环，其作用是实现电动机的转距控制，同时又能实现限流以及改善系统的动态性能。
转速、电流双闭环直流调速系统在突加给定下的跟随性能、动态限流性能和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好。
在双闭环调速系统中，电流调节器与转速调节器都是具有限幅输出的PI调节器。
本设计采用微型计算机实现双闭环直流调速系统的原理，可以达到比模拟控制系统更优的控制效果。
如今微处理技术发展速度极快，处理器的型号层出不穷，它们性能各异，有通用型的，也有一些专用型的。
以DSP微处理器为核心的直流调速系统具有调速精度高，稳定性好和调速过程容易等优点。
本课题设计由直流PWM调制电源和直流电动机等构成的不可逆双闭环调制系统，采用由DSP芯片TMS320LF2402作为主控芯片，采用数字调节器。
转速环按离散系统设计，电流环先按连续系统设计再离散化。
微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构如图2所示，系统由以下部分组成：主电路、检测电路、控制电路等。
图2 微机数字控制双闭环直流PWM 调速系统硬件结构图二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：．主要参数：PWM 装置数据：，器件开关频率为10KHz 。
Ω=13.0PWM R 负载电机数据:，，，kW P N 14=V U N 300=A I N 53= ，，。
1500min N n r =0.37a R =Ω 1.5λ=系统总电阻为，。
∑R Ω8.0s T m 29.0=．设计的基本内容：1） 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的要求。
（5）绘制直流电动机双闭环直流可逆调速系统电气原理总图，并用orcad 或matlab 软件进行拖动控制系统仿真（建立传递函数方框图），并研究参数变化时对直流电机动态性能的影响。
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1.学习直流电机调速系统的工作原理。
2.掌握基于51内核的单片机开发流程。
3.熟握PWM调速原理及方法。
4.掌握LED数码管显示和独立键盘控制技术。
5.查阅资料，完成直流电机的初步流程图及代码设计。
6.请教导师，帮助解决出现的问题和困难。
7.进行完整的仿真测试，完善设计。
8.完成直流电机的实物设计。
［4］李全利.单片机原理与接口技术［M］.北京:高等教育出版社,2009
［5］李朝青.单片机原理与接口技术［M］.北京:北京航空航天大学出版社,2005
[6]阎石.数字电子技术基础（第5版）［M］.北京:高等教育出版社,2007
指导教师签字：
年月日
院（系、部）论文工作
领导小组组长签章：
年月日
注：本表一式三份，指导教师与学生各执一份，一份交院（系、部）存档
本题正是以此为出发点, 利用单片机来实现对电机转速的监测和控制。
二、课题研究的目的、内容、基本思路、方法和主要观点：
研究以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在LED上的实时显示。
邢台学院本科毕业论文（设计）开题报告书
院（系、部）：物理与电子工程学院专业：自动化班级：一班
学生姓名
刘鉴辉
学号
2011341122
指导教师
赵双义
论文题目
直流电动机PWM控制系统设计
一、论文选题的背景、意义：
现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制，近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，并且随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要求。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。
三、论文写作提纲：
前言
1 绪论
直流电机的发展 单片机以及微处理器控制系统的发展
2 系统论述
设计背景设计思路系统框架设计
3 PWM脉宽调制原理
PWM调速原理PWM调速方法PWM实现方式
4系统硬件设计
系统基本组成单片机整个控制模块AT89S52的简介L298电机驱动Байду номын сангаас块
5系统软件设计
结论
图 3 脉冲宽度调速系统原理图
图4 PWM输出流程图
四、主要参考文献：
［1］朱清慧,张凤蕊,翟天嵩等.Proteus教程(第2版)［M］.北京:清华大学出版社,2011
［2］周灵彬,任开杰.基于Proteus的电路与PCB设计［M］.北京:电子工业出版社,2013
［3］邱关源,罗先觉.电路（第5版）［M］.北京:高等教育出版社,2006