直流电机PWM调速系统仿真与设计.pdf
直流电机双闭环PWM调速系统的设计与仿真
3、系统具有较好的控制精度；
主要内容与基 本要求
本课题主要研究直流电动机的PWM双闭环调速系统，采用全控器件PWM调 压控制方案，该同学主要工作是双闭环调速系统设计与仿真试验分析。
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基本内容：
1、设计直流电动机双闭环调速系统总体方案；
2、电流调节器设计；
主管院长签名：
年 月曰
3、转速调节器设计；
4、PWM控制算法设计；
5、分别对空载、负载、扰动工况进行仿真模拟；
主要参
考资料
一、主要参考文献
1、基于C语言编程MCS-51单片机原理与应用；张培仁，清华大学出版社；
2、电气传动的脉宽调制控制技术，吴守，机械工业出版社；
3、电力电子技术，浣喜明，高等教育出版社；
4、电动机的单片机控制，王晓明，北京航空航天出版社；
(
一、该同学的主要任务
1、查找文献，了解直流电动机PWM双闭环调速系统的的应用
2、设计直流电动机双闭环调速系统，并设计出相应的电路原理图；
3、用SIML1LINK中的电力系统模块进行仿真试验；
4、设计PID算法，对转速、电流双闭环系统进行负我试验、抗干扰试验；
二、目标
1、建立直流电动机可逆调速系统双闭环数学模型；
5、电机与拖动基础，李发海，清华大学出版社
计划进度：
序号
内容
1
任务布置与介绍
2
系统总体方案设计
3
硬件系统建模
4
直流电机数学模型推导
5
PWM算法设计
6
电流调节器设计
7
速度调节器设计
8
(
仿真调试与试验
可逆直流PWM调速控制系统的仿真与设计(电源采用直流电源L298N)
摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。
本文设计的直流电机调速系统，主要用proteus仿真，实现电机的加减速和正反转以及控制超调量和稳态误差等要求。
采用L298N芯片来设计电机驱动电路。
用LM331来实现电压频率转换。
在仿真中加上PI调节和三角波比较环节来进行直流PWM调速控制系统。
关键词：直流电机；调速控制系统；驱动电路。
目录摘要 (Ⅰ)目录 (Ⅱ)1前言 (1)2设计基本内容 (1)2.1设计题目 (1)2.2主要内容 (1)2.3具体要求 (1)3电路设计 (2)3.1设计基本框图 (2)3.2电机正反转模块 (2)3.3电机加减速模块 (3)3.4驱动电路模块 (3)3.5频电转换模块 (5)3.6PI调节及三角波比较模块 (7)4仿真结果 (7)5总结体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)仿真原理图 (12)1 前言电动机作为最主要的动力源和运动源之一，在生产和生活中占有十分重要的地位。
电动机的调速控制方法过去多用模拟法，随着单片机的产生和发展以及新型自关断元器件的不断涌现，电动机的控制也发生了深刻的变化。
直流电动机控制技术是一项以直流电动机作为机械本体，融入了电力电子技术、微电子技术、单片机控制技术和传感器技术的多学科交叉机电一体化技术。
单片机在电动机控制中的应用使调速系统具有了数值运算、逻辑判断及信息处理的功能。
自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制的控制方式，形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，或直流PWM调速系统。
PWM系统在很多方面有较大的优越性：主电路线路非常简单，需要用到的功率器件比较少；开关频率比较高，电机损耗及发热都比较少，电流很容易连续，并且谐波少；功率开关器件工作在开关状态，导通损耗比较小，装置效率比较高；低速性能比较好，调速范围比较宽，稳速精度比较高；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应比较快，动态抗干扰能力强；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
直流PWM调速系统MATLAB仿真
《单片机原理及接口技术》课程设计报告课题名称直流PWM调速系统的MATLAB仿真学院自动控制与机械工程学院专业机械设计制造及自动化班级姓名（学号）时间2016-1-9摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。
本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速；H桥驱动电路；LED显示器；51单片机ABSTRACTDC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed control system, mainly by the microcontroller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LED liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LED realize the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.Keywords: DC motor speed control；H bridge driver circuit；LED display目录第1章引言1.1 概况现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。
PWM电机调速课程设计--直流PWM调速控制系统的仿真与设计
abstract
Servo System is an important professional technology for several mayors such as CNC Technology, robotization, electric engineering, electric engineering's robotization and mechatronics. As a intermediate link, the function of servo system is to connect numerical control device and controled devices, and be a bridge between orders delivering and operating state's feedback. PWM control speed control system has been widely used in the contemporary industrial. Its advantages especilly its speed regulating system with double closed-loop is outstanding and wildly used. In this design, in order to meet the speed governing request of high precision and high accuracy, I used the Current regulator and speed regulator to form a double closed-loop including a current loop for inner ring and a speed ring for outer ring. This design can achieve the task requirements of the static and dynamic performance indicators. Especially the performance indicators of double ring which has been corrected into typicalⅠtype and typicalⅡtype is meeting the requirements. The current regulator and voltage regulator of this design are using PI regulator comprising with Op-amp and various electronic components. Servo System is an important professional technology for several mayors such as CNC Technology, robotization, electric engineering, electric engineering's robotization and mechatronics. As a intermediate stem is to connect numerical control device and controled devices, and be a bridge between orders delivering and operating state's feedback. PWM control speed control system has been widely used in the contemporary industrial. Its advantages especilly its speed regulating system with double closed-loop is outstanding and wildly used. In this design, in order to meet the speed governing request of high precision and high accuracy, I used the Current regulator and speed regulator to form a double closed-loop including a current loop for inner ring and a speed ring for outer ring. This design can achieve the task requirements of the static and dynamic performance indicators. Especially the performance indicators of double ring which has been corrected into typicalⅠtype and typicalⅡtype is meeting the requirements. The current regulator and voltage regulator of this design are using PI regulator comprising with Op-amp and various electronic components.
直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统课程设计
电力拖动课程设计题目：直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统姓名：学号：班级：指导老师：课程评分：日期目录一、设计目标与技术参数二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计（二）桥式可逆PWM变换器的工作原理（三）双闭环调速系统的静特性分析（四）双闭环调速系统的稳态框图（五）双闭环调速系统的硬件电路（六）泵升电压限制（七）主电路参数计算和元件选择（八）调节器参数计算三、仿真（一）仿真原理（含建模及参数）（二）重要仿真结果（目的为验证设计参数的正确性）四、结论参考文献附录1：调速系统总图附录2：调速系统仿真图一、设计目标与技术参数直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统的设计目标如下：额定电压：U N=220V；额定电流：I N=136A；额定转速：n N：=1460r/min；电枢回路总电阻：R=0.45Ω；电磁时间常数：T l=0.076s；机电时间常数：T m=0.161s；电动势系数：C e=0.132V*min/r；转速过滤时间常数：T on=0.01s；转速反馈系数α=0.01V*min/r；允许电流过载倍数：λ=1.5；电流反馈系数：β=0.07V/A；电流超调量：σi≤5%；转速超调量：σi≤10%；运算放大器：R0=4KΩ；晶体管PWM功率放大器：工作频率：2KHz；工作方式：H型双极性。
PWM变换器的放大系数：K S=20。
二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计在电力拖动控制系统的理论课学习中已经知道，采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环调速系统就难以满足需要。
这主要是因为在单闭环调速系统中不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。
如图2-1所示。
图2-1 直流调速系统启动过程的电流和转速波形用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。
直流电机PWM双闭环调速系统的控制策略优化与仿真
直流电机PWM双闭环调速系统的控制策略优化与仿真作者：杨世芳邹富雄来源：《科教导刊·电子版》2014年第20期摘要本文经过对仿真模型的讨论，采用H型主电路和直流PWM-M双闭环可逆调速控制策略对直流电机调速。
运用MATLAB/Simulink搭建仿真，仿真结果显示良好的动态与静态性能，且有效抑制过流，为直流电机控制系统分析和设计提供了有效途径。
关键词直流电动机调速 MATLAB/Simulink 电力拖动自动控制系统中图分类号：TM921.5 文献标识码：A直流调速系统调速范围广、稳定性好、过载能力大，具有良好的稳态、动态性能，在高性能的拖动技术领域中，可以克服交流调速的诸多缺点，例如变频必须变压、变频变压调速的两个非线性关系的问题等，直流电机调压调速，不改变电机负载的性质，并且速度与电压线性相关，较之交流调速，有更广泛的应用价值。
为充分利用电动机的过载能力加快启动进程，在单闭环系统基础上，专门加入电流调节器，构成转速-电流双闭环调速系统。
实现在最大电枢电流约束下的转速最快过渡过程。
由于双闭环调速系统调速范围广、精度高、动态性能好、易于调节与控制的优点，在工业生产过程及电气传动领域中得到广泛应用。
1双闭环调速系统的设计与仿真为了优化单闭环系统的调速过渡过程，同时克服几个信号综合在一个调节器输入端的不便，将被控量电机转速与电流分别加以控制，形成转速——电流双闭环调速系统。
1.1双闭环调速系统的结构双闭环调速系统采用转速——电流双闭环控制，其中电流调节环为系统的内环，速度调节环为外环。
将电动机监测速度与给定速度相比较，其偏差经PI调节形成电流参考值，再与实际电流相比较，经PWM调制得到占空比可调的调制波，从而调整电机电枢两端的平均电压，改变直流电动机的转速。
实现转速负反馈与电流负反馈双重控制。
1.2双闭环调速系统的设计与数学模型假设电机补偿良好，忽略电枢反应、涡流效应和磁滞，并假定励磁电流恒定，整理得到电流与电压以及电动势与电流之间的传递函数分别为：==式中：T1=L/R为电枢回路的电磁时间常数（s）；IdL=TL/Cm为负载电流（A）；Tm为电流拖动系统的机电时间常数（s）。
直流电机PWM调速系统仿真与设计.docx
电机与电器综合设计与实践设计任务1 直流电机PWM f 速系统仿真与设计班级，电代工及其自动化组别：_______________ 第组 _______________组长学号姓名：_____________组员1学号姓名；___________组员2学号姓名，___________指导老师：_________________起止时间：_________________电机与电器综合设计与实践 (1)1. 绪论 (3)1.1 国内外现状 (3)1.2 小组分工.............................................. 错误I未定义书签.2 主电路器件选型与设计........................................ 错课！未定义书签.2.1 设计要求 (3)2.2 总体设计方案 (3)2.2.1 具体内容 (5)2.2.2 系统结构 (5)2.2.3 器件选型 (5)2.3 主电路设计方案 (6)2.3.1 整流电路 (6)2.3.2 电机电路 (6)3 转速电流双闭环控制回路及MATLAB电路仿真 (6)3.1 转速电流双闭环........................................ 错误I未定义书签.3.2 仿真结果.............................................. 错误！未定义书签。
4 总结 (8)4.1 项目遇到的问题及解决过程 (8)4.2 个人小结 (8)4.2.1 组长方宇昊的个人小结 (9)4.2.2 组员王焜的个人小结 (9)4.2.3 组员杨云宵的个人小结 (9)参考文献 (10)21.1发展现状在现代化的工业生产过程中.儿乎无处不使用电力传动装迓，生产工艺、产品质虽的要求不断提高和产虽的增长，使得越來越多的生产机械要求能实现口动调速。
对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。
基于Multisim的PWM直流电机调速控制电路设计与仿真 精品
基于Multisim 的PWM 直流电机调速控制电路设计与仿真李容，谢东，李俊凡，唐俊斌，何佳盈重庆科技学院，电气与信息工程学院，重庆，400050摘要：以Multisim 仿真软件为平台设计PWM 直流电机调速控制电路，对电机驱动电路和脉宽控制电路的设计原理及构成方法作了详细的介绍。
使用Multisim 仿真软件的虚拟示波器、逻辑分析仪等虚拟元件，完成电路的设计与仿真。
关键词：Multisim PWM 直流电动机 电机驱动 脉宽控制Design and Simulation of PWM DC Motor Speed Based on MultisimAbstract: The paper presents a PWM DC motor speed control circuit based on Multisim simulation software. The circuit principle and its composition for the motor drive and the pulse width control are introduced detailedly. Using Multisim simulation software of virtual oscilloscope, logic analyzer and some virtual element, the circuit design and simulation has been completed.Keywords: Multisim PWM dc motor driving pulse width control1 引言电子设计自动化(EDA)技术是电子设计领域的一场革命,它改变了以变量估算和电路实验为基础的电路设计方法。
Multisim 是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA 工具软件, 内台有数万种元器件和l3种常用的虚拟仪嚣仪表，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。