西安交通大学自控实验五直流电机转速控制系统设计实验报告
电机转速控制实验报告
电机转速控制实验报告
1. 实验目的
本实验旨在研究电机转速控制的原理和方法，通过实际操作和数据分析来加深对电机控制的理解，并验证控制算法的有效性。
2. 实验原理
电机转速控制是通过改变电机供电电压或者改变电机绕组的接线方式来控制电机的转速。
在本次实验中，我们将采用调制技术来实现电机转速的控制。
3. 实验设备与材料
- 电机：直流电机
- 控制器：单片机控制器
- 传感器：转速传感器
- 电源
- 连接线
4. 实验步骤
1. 搭建实验电路：将电机和传感器连接至控制器，并接通电源。
2. 编写控制程序：根据所选的控制算法，编写相应的控制程序，并将其烧录至控制器中。
3. 运行实验：根据预设条件，控制电机的转速并记录数据。
4. 数据分析：对实测数据进行分析，验证控制算法的有效性。
5. 实验结果与分析
在实验过程中，我们采用了调制技术来实现电机转速的控制。
通过对控制程序的设计和实验数据的分析，我们得出以下结论：
- 当调制信号的频率增加时，电机的转速也随之增加，说明控制算法的设计是成功的。
- 通过调整调制信号的占空比，我们可以实现对电机转速的精确控制。
6. 实验总结
通过本次实验，我们深入了解了电机转速控制的原理和方法。
实验结果表明，调制技术能够有效地实现电机转速的控制，并且可以通过调整参数来实现不同的控制效果。
在实验过程中，我们还学习了如何编写控制程序和分析实验数据。
这些都对我们进一步深入研究电机控制提供了良好的基础。
7. 参考文献
- 电机控制技术原理与应用教材
- 直流电机转速控制实验指导书。
直流电动机转速控制系统设计报告
电子电气工程系直流电机转速控制系统的设计报告专业：自动化班级： 10自动化学号： 201095034041姓名：薛晶晶指导教师：胡皓时间： 2013年6月29目录一.设计目的二.直流电机转速控制设计任务2.1 设计内容2.2 设计要求三.总体设计方案3.1 设计思想3.2 系统框图四.硬件设计4.1 控制器4.2 电机速度采集电路设计4.2.1 方案论证4.2.2 方案设计4.3 电机驱动电路设计4.3.1 方案论证和设计4.3.2 主要芯片介绍4.4电机逻辑控制部分的设计4.5 电源设计五.软件设计5.1 PID算法5.2 软件流程图六.测量结果和误差分析一设计目的1.编制程序，将直流电机的运转状态在LCD上显示出来。
2.掌握直流电机的驱动原理。
3.了解直流电机调速的方法，了解直流电机的工作原理。
掌握PID算法及PWM控制技术。
4.学会直流电机驱动程序的设计。
5.进一布提高单片机使用系统的设计和调试水平。
二直流电机转速控制设计任务2.1 设计内容：掌握直流电机控制系统的硬件设计方法和直流电机转速调节。
学会编制直流电机驱动程序的软件设计方法。
通过PWM脉宽调制来达到调节直流电机转速的目的。
遥控键盘实现电机的启动、停止、加速、减速、反转的控制，并在LCD上显示电机运行的当前状态。
2.2 设计要求：设计出电路原理图，说明工作原理，编写程。
序及程序流程图。
三总体设计方案3.1设计思想：主要由电机驱动电路、电机速度采集电路、电机、遥控键盘、NOKIA5110、单片机（msp430）组成。
电机速度采集电路反映机械转速的高低，单片机msp430是该系统的核心部分，一方面负责计算电机的转速，另一方面将计算得到的转速和设定转速相比较，经过计算处理，得到相应的控制信号，并将该信号输入到电机驱动电路从而控制电机转速。
通过键盘可以设定工作模式（通过输入设定转速，单片机自动控制电机转速，使其接近设定值）设定转速。
由单片机检测哪一个按键按下，实现设定值的修改，并通过NOKIA5110实时显示设定值以及测的转速。
直流电机转速控制实验报告
直流电机转速控制实验报告自动控制原理实验实验报告直流电机转速控制设计一、实验目的1、了解直流电机转速测量与控制的基本原理。
2、掌握LabVIEW图形化编程方法，编写直流电机转速控制系统程序。
3、熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID控制原理。
二、实验设备与器件计算机、NI ELVIS II多功能虚拟仪器综合实验平台、LabVIEW软件、万用表、12V直流电机、光电管，电阻、导线。
三、实验原理直流电机转速测量与控制系统的基本原理是：通过调节直流电机的输入电压大小调节电机转速；利用光电管将电机转速转换为一定周期的光电脉冲、采样脉冲信号，获取脉冲周期。
将脉冲的周期变换为脉冲频率，再将脉冲频率换算为电机转速；比较电机的测量转速与设定转速，将转速偏差信号送入PID控制器，由PID 控制器输出控制电压，通可变电源输出作为直流电机的输入电压，实现电机转速的控制。
四、实验过程（1）在实验板上搭建出电机转速光电检测电路将光电管、直流电机安装在实验板上的合适位置，使得直流电机的圆片恰好在光电管之中，用导线将光电管与相应阻值的电阻相连，并将电路与相应的接口相连，连接好的电路图如下。
（2）编写程序，实现PID控制SP为期望转速输出，是用户通过转盘输入期望的转速；PV为实际测量得到的电机转速，通过光电开关测量马达转速可以得到；MV为PID输出控制电压，将其接到“模拟DBL”模块，实现控制电源产生所需的直流电机控制电压。
通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，实现对直流电机转速的控制。
编写的程序如下图所示五、调试过程及结果PID参数调整如下时，系统出现了振荡现象，导致了系统的不稳定。
于是将参数kc调小，调整后的参数如下：系统出现了一定程度的超调，不满足实际的应用。
继续将Ti参数调大，并加入移位寄存器，对转速测量值取滑动平均，得到较为理想的系统输出。
-全文完-。
直流电机转速测量与控制实验
直流电机转速测量与控制实验1、实验目的:了解霍尔器件工作原理及转速测量与控制的基本原理、基本方法，掌握DAC0832电路的接口技术和应用方法，提高实时控制系统的设计和调试能力。
2、实验内容:设计并调试一个程序其功能为测量电机的转速，并在超想－３０００ＴＢ综合实验仪显示器上显示出来，采用比例调节器方法，使电机转速稳定在某一设定值。
此设定值可由超想－３０００ＴＢ综合实验仪上的键盘输入。
3、工作原理：转速是工程上一个常用参数。
旋转体的转速常以每秒钟或每分钟转数来表示，因此其单位为转/秒、转/分，也有时用角速度表示瞬时转速，这时的单位相应为孤度/秒。
转速的测量方法很多，由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。
霍尔开关传感器正由于其体积小，无触点，动态特性好，使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。
霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的两个侧面之间产生霍尔电势。
其大小和外磁场及电流大小成比例。
本实验选用美国史普拉格公司（SPRAGUE）生产的3000系列霍尔开关传感器3020，它是一种硅单片集成电路，器件的内部含有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、史密特触发器和集电极开路输出电路，具有工作电压范围宽、可靠性高、外电路简单、输出电平可与各种数字电路兼容等特点。
器件采用三端平塑封装。
引出端功能符号如下：引出端序号 1 2 3功能电源地输出符号 VC1 GND OUT我们根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在电机转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔器件3020，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。
直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关。
本实验用DAC0832控制输出到直流电机的电压，控制DAC0832的模拟输出信号量来控制电机的转速。
直流电机转速测量与控制系统设计与实现报告
直流电机转速测量与控制系统设计实验报告成评语：绩教师：年月日班级：学号：姓名：地点：时间：直流电机转速测量与控制系统设计与实现一、课程设计题目：直流电机转速测量与控制系统实验。
二、课程设计目的：1.了解以微机为核心的闭环控制系统的组成原理。
掌握电机转速闭环控制系统的构成方法。
2.了解霍尔器件的工作原理：电机转速的测量与控制的基本原理。
掌握PWM调速原理和应用方法。
3.掌握控制系统的设计与调试方法，提高分析问题和解决问题能力。
三、课程设计的内容：设计一个对直流电机转速测量与转速控制的闭环控制系统。
微机控制中心在监控界面上设置电机转速。
电机转速测量利用霍尔传感器电路产生转速脉冲，定时/计数电路通过脉冲计数获得转速参量。
电机转速调整采用PWM（脉宽调节）方法，控制中心采样到电机转速参量，算得转速值同预定转速设置值进行比较，若不相同，则调整控制转速脉冲的占空比，来达到调速的目的。
（占空比=脉冲宽度/脉冲周期）四、系统功能要求与设计要求：1.系统监控界面设计：监控系统具有转速参数设置窗口、采样的电机转速数据显示窗口、转速动态曲线显示窗口相应功能选择菜单。
2.监控程序设计要求：a) 监控程序用查询方式获取转速数据。
b) 监控程序用中断方式获取转速数据。
3.硬件设计要求：充分利用现有实验系统资源设计一个性能较好的直流电机转速闭环控制系统。
利用带锁存的I/O接口电路(如 8255,74LS273，D/A-DA0832)输出控制电机转速的脉冲。
采样转速用霍尔传感器件提供电机转速脉冲。
利用定时/计数电路对电机转速脉冲计数。
微机可从定时/计数电路中获得电机转速数值，并产生控制电机转速的PWM脉冲。
五、设计详情：1）闭环控制系统原理图电机转速测量与控制闭环系统基本功能图2）电机控制及转速测量原理图3）操作步骤直流电机在控制脉冲作用下转动，电机转盘上的永久磁铁随之旋转，霍尔传感器件3101T受磁场的影响，从端口OUT输出脉冲信号，电机旋转一圈，霍尔传感器输出一个脉冲，脉冲频率于电机转速成正比。
电机转速控制器实训报告
随着工业自动化程度的不断提高，电机转速控制技术在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
本实训旨在通过实践操作，让学生深入了解电机转速控制器的原理、结构、性能及调试方法，提高学生的实际操作能力和工程应用能力。
二、实训时间与地点实训时间：2023年X月X日至2023年X月X日实训地点：XX学院电工电子实训室三、实训内容及步骤1. 电机转速控制器原理学习- 了解电机转速控制的基本原理，包括交流电机、直流电机的工作原理。
- 学习电机转速控制器的基本组成，如电源、驱动电路、控制电路等。
2. 电机转速控制器结构分析- 分析电机转速控制器的电路结构，包括主电路和控制电路。
- 学习电路元件的作用及相互之间的关系。
3. 电机转速控制器调试- 根据实训要求，搭建电机转速控制器实验平台。
- 调试电机转速控制器，使电机达到预设的转速。
- 分析调试过程中遇到的问题，并寻找解决方案。
4. 电机转速控制器性能测试- 测试电机转速控制器的稳态精度、动态响应等性能指标。
- 分析测试结果，评估电机转速控制器的性能。
5. 电机转速控制器应用案例- 学习电机转速控制器在实际工程中的应用案例，如电梯、数控机床等。
- 分析案例中的电机转速控制器设计原理及特点。
1. 电机转速控制器原理学习- 通过查阅资料、课堂讲解等方式，掌握了电机转速控制的基本原理和电路结构。
2. 电机转速控制器结构分析- 分析了电机转速控制器的电路结构，了解了电路元件的作用及相互之间的关系。
3. 电机转速控制器调试- 搭建了电机转速控制器实验平台，并成功调试了电机转速控制器，使电机达到预设的转速。
4. 电机转速控制器性能测试- 对电机转速控制器进行了稳态精度、动态响应等性能测试，测试结果符合要求。
5. 电机转速控制器应用案例- 学习了电机转速控制器在实际工程中的应用案例，了解了案例中的设计原理及特点。
五、实训总结与反思1. 实训收获- 通过本次实训，掌握了电机转速控制器的原理、结构、性能及调试方法。
直流电机的控制实训报告
一、实训目的本次直流电机控制实训旨在使学生掌握直流电机的基本原理、控制方法及其在实际应用中的操作技能。
通过实训，学生能够了解直流电机的结构、工作原理，学习PWM（脉宽调制）技术、单片机控制等现代电机控制技术，并能够独立完成直流电机的控制实验，提高动手能力和工程实践能力。
二、实训内容1. 直流电机基本原理学习首先，对直流电机的基本结构和工作原理进行了学习。
直流电机主要由转子、定子、电刷、换向器和励磁绕组等部分组成。
在了解这些基本组成部分的基础上，进一步学习了直流电机的转矩、转速与电压、电流之间的关系，以及直流电机的启动、制动和调速方法。
2. PWM技术学习PWM技术是现代电机控制中的重要技术之一。
通过学习PWM技术，了解了PWM信号的产生原理、特点及其在电机控制中的应用。
同时，学习了PWM控制电路的设计和调试方法。
3. 单片机控制学习单片机是现代电机控制系统的核心控制器。
通过学习单片机的基本原理、编程方法和接口技术，掌握了如何使用单片机控制直流电机的转速和转向。
4. 实验操作在实验过程中，按照以下步骤进行操作：（1）搭建实验电路：根据实验要求，连接直流电机、PWM控制器和单片机等元器件，搭建完整的实验电路。
（2）编写程序：使用C语言编写单片机控制程序，实现直流电机的转速和转向控制。
（3）调试程序：通过示波器等工具观察PWM信号和电机运行状态，对程序进行调试和优化。
（4）测试实验效果：观察电机转速和转向是否符合预期，验证实验效果。
三、实验结果与分析1. 转速控制实验在转速控制实验中，通过调整PWM信号的占空比，实现了直流电机的无级调速。
实验结果表明，随着PWM占空比的增大，电机转速逐渐提高；随着PWM占空比的减小，电机转速逐渐降低。
2. 转向控制实验在转向控制实验中，通过改变PWM信号的极性，实现了直流电机的正反转。
实验结果表明，当PWM信号正负极性相反时，电机转向相反。
3. 实验结果分析通过本次实训，掌握了直流电机的基本原理、PWM技术和单片机控制方法。
直流电机控制实训报告
一、实训目的本次直流电机控制实训旨在通过实际操作，让学生掌握直流电机的工作原理、控制方法及其在实际应用中的调试技巧。
通过实训，学生能够了解直流电机的驱动电路、控制电路以及相关的控制算法，提高动手能力和实际应用能力。
二、实训内容1. 直流电机的工作原理及结构首先，我们了解了直流电机的基本工作原理。
直流电机主要由定子、转子、电刷、换向器等部分组成。
当电流通过电刷和换向器时，在转子线圈中产生磁场，从而与定子磁场相互作用，产生转矩，使转子转动。
2. 直流电机的驱动电路在了解了直流电机的基本结构和工作原理后，我们学习了直流电机的驱动电路。
驱动电路主要包括电源电路、保护电路、控制电路和电机驱动电路。
电源电路为电机提供所需的直流电压；保护电路用于防止电机过载、短路等故障；控制电路用于控制电机的转速和转向；电机驱动电路则将控制信号转换为电机所需的电压和电流。
3. 直流电机的控制方法直流电机的控制方法主要有两种：脉宽调制（PWM）控制和模拟控制。
PWM控制通过改变脉冲宽度来控制电机的转速，具有响应速度快、精度高等优点；模拟控制则通过改变电压和电流的大小来控制电机的转速，具有电路简单、成本低等优点。
4. 实训过程在实训过程中，我们首先搭建了直流电机的驱动电路，并使用Keil软件编写了控制程序。
程序主要包括以下部分：（1）初始化：设置PWM占空比、定时器等参数；（2）主循环：读取编码器反馈信号，计算电机转速；（3）控制算法：根据设定转速与实际转速的差值，调整PWM占空比，实现电机转速的闭环控制；（4）显示：在LCD显示屏上显示电机转速、占空比等信息。
在程序编写完成后，我们使用Proteus软件对电路进行了仿真，验证了程序的correctness。
仿真结果表明，电机转速能够稳定在设定值附近。
5. 实训结果分析通过本次实训，我们掌握了直流电机的驱动电路、控制方法以及调试技巧。
以下是实训结果分析：（1）PWM控制效果较好，电机转速稳定，波动较小；（2）控制程序简单易读，易于修改和扩展；（3）电路搭建过程较为顺利，未出现明显问题。
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西安交通大学自控实验五直流电机转速控制系统设计实验报告自动控制原理实验报告
实验5
2021-12-20
实验五直流电机调速系统的设计
一、实验目的
1.了解直流电机转速测量和控制的基本原理。
2.掌握labview图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。
3.熟悉pid参数对系统性能的影响，通过pid参数调整掌握pid控制原理。
二、实验设备
计算机一台，nielvis多功能虚拟仪器综合实验平台一套，labview软件，万用表一个，直流电机一个，光电管一个，电阻若干，导线若干。
三、实验任务
1.使用nielvis可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，并通过改变电压改变其运行速度；
2.通过光电开关测量电机转速；
3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于计算机实现一个转速自动控制系统。
四、实验步骤
任务一：通过可变电源控制电机旋转
1
任务二：通过光电开关测量电机转速
任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速
编程思想：PID控制器的输入SP为预期转速输出，PV为实际测量的电机转速，MV为PID输出控制电压。
SP是来自前面板的输入；PV通过光电开关测量电机转速获得；将PID 的输出控制电压连接到“可变功率控制电机旋转”模块的电压输入控制端子，以控制可变电源以产生所需的直流电机控制电压。
通过不断检测电机转速与期望值之间的偏差，并通过PID控制器生成控制信号，实现对直流电机转速的负反馈控制。
PID参数：比例增益：0.002积分时间：0.010微分时间：0.006采样率和待读取样本：采样率：500Ks/s待读取
样本：500启动死区：电机刚通电时，速度为0，脉冲周期为0，脉冲频率无限。
通过设置速度的“虚拟下限”来解决问题。
本实验中的电机转速
2
最大值为600r/min。
因此，可以将上限设置为600r/min。
当超过上限时，速度的虚拟下限设置为100r/min。
改进：利用labview中的移位寄存器对转速测量值取滑动平均。
四、实验截图[程序框图]
3
[程序运行结果]
五、实验总结
通过实验，我了解了直流电机转速测量和控制的基本原理，并学习了LabVIEW的图形化编程方法，编写了电机转速控制系统的程序。
实验中也存在很多问题。
其中一些是布线和设备的问题。
实验中的每一个细节都不容忽视。
此外，PID参数对系统性能的影响也不容忽视。
经过不断的尝试，找到了一些规律，最终找到了令人满意的参数。
简言之，这次考试的难度比以前更高，而且收获更多。
我们对自动控制的实际应用有了更深更直观的理解。
4。