电机控制系统设计模板
温控直流电机系统设计
毕业论文（设计）
设计题目：温控直流电机系统设计
系部：电子工程系
班级：应用电子专业
学号：20121575
姓名：敖旭
指导教师：李纯
成绩：
二0一四年十二月
毕业设计任务书
一、毕业设计题目：温控直流电机系统设计
二、选题背景：
随着计算机、微电子技术的发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制策略也发生了深刻的变化。选此课题，主要让学生掌握直流电动机的控制技术，同时采用温度控制实现电机的自动化。
1.2
国内外温度控制系统的市场发展情况：温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前,我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平,成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。它只能适应一般温度系统控制,难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内技术还不十分成熟,形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面,国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后,还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。国外温度控制系统发展迅速,并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先,都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表,并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制;二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制;三是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制;四是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术,运用先进的算法,适应的范围广泛;五是温控器普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术,温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能,能够根据历史经验及控制对象的变化情况,自动调整相关控制参数,以保证控制效果的最优化;六是具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。
直流电动机鲁棒控制设计
直流电动机鲁棒控制设计直流电动机的鲁棒控制设计一、引言直流电动机在整个电力拖动应用中，占有十分重要的地位。
相对于交流电动机，直流电动机的调速性能更为优越，在大范围、高精度调速要求的应用中，成为首选。
因此，研究直流电动机的调速具有十分重要的意义。
由于电机的参数和模型受到其应用环境的影响，常规的PID控制在电机参数发生变化的时候，将变得不可靠。
文中将鲁棒控制技术应用到电机调速系统中，可有效地防止电动机模型及外加载荷的变化对系统的影响，增加系统的可靠性。
文中设计了鲁棒控制器，给出了直流电动机的数学模型，并将设计的鲁棒控制器应用在直流电动机模型上，对其进行了计算机仿真实验，给出了仿真结果。
二、鲁棒控制器的设计 1、鲁棒控制鲁棒控制理论是在空间通过某些性能指标的无穷范数优化而获得具有鲁棒性能控制器的一种控制理论。
范数为矩阵函数在开右半平面的最大奇异值的上界，其物理意义是它代表系统获得的最大能量增益。
近年鲁棒控制方法得到迅速开展，特别是对模型具有不确定性及干扰能量为有限的系统，应用控制理论设计的控制器进行控制，使系统具有很强的鲁棒性。
2、系统的能控性和能观性研究能控性和能观性是控制器设计中比拟根本的一步。
（1）状态能控性状态能控性的含义是系统控制输入支配状态变量的能力。
状态能控性的定义：如果对任何初始状态任何时间，和任何最终状态，存在着一个输入使成立，那么动态系统是状态可控。
反之，那么系统的该状态不能控的。
假设全体状态变量均满足要求，那么称为系统是完全可控的。
能控性判据：系统可控的充分必要条件是的秩为n，n是状态个数。
（2）状态能观性状态能观性的含义是系统控制输出支配状态变量的能力。
状态能观的定义：如果对任何时刻，输入和在之间的输入，初始状态能被确定，那么动态系统，是状态能观的。
反之，系统是状态不能观的。
假设通过输出量的测量值确定所有状态变量，那么系统是完全状态能观的。
状态能观判据：系统能观的充分必要条件是是满秩的，即秩为n。
电机产品设计方案模板
电机产品设计方案模板一、项目背景随着科技的不断进步和人们对生活品质的提高要求，电机产品的需求量逐渐增加。
为了满足市场对电机产品的需求，我们公司决定开发新的电机产品。
本文将针对电机产品设计方案进行详细介绍和阐述。
二、项目目标我们的电机产品设计方案旨在设计一款高效、可靠、节能的电机产品，满足用户对电机产品性能和品质的要求。
三、产品特点1. 高效性能：通过优化电机的结构和材料，提高电机的效率，减少能量损耗，使电机在工作中更加高效。
2. 可靠性：采用先进的制造工艺和质量控制手段，确保电机产品具有较长的使用寿命，减少故障率。
3. 节能环保：在电机的设计过程中，尽可能地减少能量消耗和资源浪费，以达到节能环保的目标。
四、技术参数1. 电机类型：（填写具体电机类型，如交流电机、直流电机等）2. 额定功率：（填写具体额定功率，如100W、200W等）3. 额定电压：（填写具体额定电压，如220V、380V等）4. 额定转速：（填写具体额定转速，如1500rpm、3000rpm等）5. 最大转矩：（填写具体最大转矩，如2N·m、5N·m等）6. 效率：（填写具体效率，如90%、95%等）五、设计方案1. 电机结构设计：根据电机类型和技术参数要求，设计合适的电机结构，包括定子、转子、绕组等。
2. 材料选择：选用高质量的材料，确保电机的性能和寿命。
3. 控制系统设计：设计合适的控制系统，包括电机的启停控制、速度控制等。
4. 散热设计：为了保证电机在工作过程中不过热，需要设计良好的散热系统，保证电机的稳定性和可靠性。
5. 环保设计：在设计过程中，尽可能地减少电机对环境的污染，提高电机的节能性能。
六、测试与验证完成设计后，进行相应的测试与验证，确保电机产品的性能和质量符合设计要求。
七、生产计划与成本估算制定详细的生产计划，包括原材料采购、生产流程安排等，并对生产成本进行估算，确保项目能够按时交付并具备盈利能力。
无线遥控控制电机起停设计报告参考模板
无线遥控控制电机起停设计报告
一、设计题目
无线遥控控制机床起停
二、设计目的
利用模拟电路、逻辑电路及单片机原理，将其具体运用到实际中，培养综合运用知识能力，独立设计和团队合作能力，以及查阅资料和利用资源能力，达到锻炼自我的目的。
三、设计要求
1、利用无线遥控器遥控机床主轴的起停；
2、发射部分芯片由PT2262编码器完成；
3、接收部分芯片由PT2272译码器完成；
4、通过发射器上的四个按钮发出信号，电机上
的接收器收到信号后控制电机的起停。
四、设计原理
(一)、总体设计原理图
(二)、编码器PT2262芯片和译码器PT2272芯片
工作原理。
课题中采用PT2262/2272编解码芯片设计一个多路遥控收发装置，此装置由发射模块、接收模块、外接电路构成。
其工作原理及操作过程如下：用发射模块上的按键来控制遥控器的收发，当按动一个键时，按照编码原理的不同，接收模块儿相对应一路输出高电平保持，知道另外一个键按下时，停止输出，此时，被按下键那一路输出高电平并保持，当同时按下两个或三个键时接收模块的两路和三路同时输出高电平并保持，当同时按下四个键时，接收模块的四路不在输出（即停止工作）。
（三）、发射电路原理图
发射电路原理图（四）、接收电路原理图
接收电路原理图
五、仪器设备
1、示波器（一台）
2、+12V稳压电源（一台）
3、标准信号调试仪（一台）
4、PT2262/2272芯片（一套）
5、集成电路板（一块）
6、电阻、二极管、开关等
（六）调试说明
（待定）
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实验9电动机的PLC控制实训
实验9.电动机的PLC控制实训1、实验目的(1)通过电动机PLC控制系统的建立，掌握应用PLC技术设计控制系统的思想和方法。
(2)掌握PLC编程的技巧和程序调试的方法。
(3)训练分析和解决工程实际控制问题的能力。
2、实验设备（1）主机模块；（2）电机控制实训板；（3）电源模块；（4）连接导线若干。
3、电机控制实验板介绍图9-1 电机控制实验板图9-1为电机控制实训板的实际板面图。
实训板要完成的功能是用PLC控制三相交流异步电机的正反转或Y/Δ启动。
其控制对象是一台三相交流异步电动机。
要完成这两项功能除电机外起码还要有四组三相交流接触器KMl、KM2、KMY、KMΔ和3个按钮开关SBl、SB2、SB3。
3个按钮开关采用体积很小的按钮，可以将实物安装在实训扳上。
而电动机和接触器体积大，不宜安装在实训板上，若用实物将使整个学习机变得庞大。
在实训板上采用示意图加指示灯显示的方法模拟这两种元件。
图7-41中的M代表三相交流异步电动机，两个方向的箭头下面有发光二极管LED，实验时发光的一个LED表示电动机在按箭头所示方向旋转；两者均不发光，表示电动机停转。
对于KMl、KM2，KMY、KMΔ的方框中分别有一个发光二极管，它发光时表示该接触器线圈得电，对应的常开触头也闭合；不发光时表示接触器线圈失电，对应的常开触头断开。
主机输入或输出点与模拟实训板的连接是通过安装在实训板上的七个插孔，用带有插头的连线来实现。
该实训用到的3个输入按钮开关和模拟接触器的几个发光二极管在实训验板上均有。
无需再用其他模块。
只需将主机模块上用到的输入、输出端口与实训板上的输入，输出插孔相连。
其他各块模拟实训板也是基于类似的方法设计。
4、实验要求（1）控制电机正、反转按下启动按钮SB1，KMl得电，电机正转；按下启动按钮SB2，KM2得电，电机反转；按下停止按钮SB3，电机停转；电机正反转之间要有可靠的互锁。
（2）控制电机Y/Δ启动按下启动按钮SB1，KMl、KMY得电接通，电动机Y起动；2s后KMY失电断开，KMΔ得电接通，切换到Δ运性；按下停止按钮SB3，电机停止运行；电机Y/Δ之间要有可靠的互锁。
水电站电机控制系统图（共1张图纸）
电机电控课程设计
电机电控课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电机的基本工作原理，掌握不同类型电机的特点及应用场景；2. 学会分析电机控制系统的电路图，理解电控系统的工作原理；3. 掌握电机参数的测量方法，能够对电机性能进行评估。
技能目标：1. 能够正确选择和使用电机及电控器件，进行基本的电路连接和调试；2. 能够运用所学的电机控制知识，设计简单的电机控制系统，实现电机的启动、停止、正反转等功能；3. 能够分析和解决电机运行过程中出现的问题，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电机电控技术的兴趣，激发学习热情，增强探究精神；2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力；3. 增强学生的环保意识，认识到电机电控技术在节能减排方面的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为电机电控技术相关课程，旨在让学生掌握电机及电控器件的基本原理和应用。
针对初中年级学生，课程内容需结合实际，注重理论与实践相结合。
学生在学习过程中需具备一定的动手操作能力，同时注重培养其创新能力、团队协作能力及环保意识。
二、教学内容1. 电机原理及分类：介绍电机的基本工作原理，包括电磁感应、电磁力等，分析直流电机、交流电机、步进电机等不同类型电机的特点及应用场景。
教材章节：第一章 电机原理及分类2. 电机控制系统：学习电机控制系统的基本组成部分，掌握常用电控器件如继电器、接触器、晶体管等的工作原理和应用，分析电机控制电路图。
教材章节：第二章 电机控制系统3. 电机参数测量与性能评估：讲解电机参数的测量方法，如电阻、电感、转速等，学会使用相关仪器，并能对电机性能进行评估。
教材章节：第三章 电机参数测量与性能评估4. 电机控制电路设计与实践：学习设计简单的电机控制电路，实现电机的启动、停止、正反转等功能，并进行实际操作与调试。
教材章节：第四章 电机控制电路设计与实践5. 电机故障分析与维修：分析电机运行过程中可能出现的故障，学习相应的排查与维修方法，提高实际操作能力。
电机与电气控制课程设计模板
电机与电气控制课程设计1《电机与电气控制》课程设计教案淮安信息职业技术学院2第一讲一、章节: 《电气控制课程设计》课程设计任务安排及设计方法二、教学目标应知: 课程设计要求及任务应会: 电气控制系统的设计方法难点: 电气控制系统的设计方法三、教学方法:结合实例讲授四、教学过程:1、介绍任务安排, 分组选题2、讲授电气控制系统的设计方法、设计思路及设计步骤五、问题与讨论:1、对所选课题的设计思路六、考工必备电气安装及布线原则七、课后小结:本次课让学生对本周的课程设计建立一个具体的认识, 并组织自选题目和分工, 便于实训的正常进行。
1《电机与电气控制》课程设计第一讲一、课程设计的目的电气控制课程设计的主要目的是: 经过电气控制系统的设计实践, 掌握电气控制系统的设计方法、电器元件和电气控制线路的安装过程、设计资料整理和电气绘图软件的使用方法。
在此过程中培养从事设计工作的整体观念, 经过较为完整的工程实践基本训练, 为综合素质全面提高及增强工作适应能力打下坚实的基础。
二、课程设计的要求电气控制课程设计的要求是: 根据设计任务书中设备的工艺要求设计电气控制线路, 计算并选择电器元件。
布置并安装电器元件与控制线路。
进行电气控制线路的通电调试, 排除故障。
达到工艺要求, 完成设计任务。
同时要求尽可能有创新设计, 选用较为先进的电气元件。
严格按照国家电气制图标准绘制相关图纸。
选用合适的电气CAD制图软件, 制作电气设备的成套图纸与文件, 以满足现代化电气工程的需要。
2三、课程设计的目标1．基础知识目标( 1) 理解电气线路的工作原理;( 2) 掌握常见电器元件的选用;( 3) 掌握根据工艺要求设计电气控制线路;( 4) 掌握电气控制线路的安装与调试;( 5) 掌握电气控制设备的图纸资料整理;( 6) 掌握计算机电气绘图软件使用。
2．能力目标( 1) 掌握查阅图书资料、产品手册和工具书的能力;( 2) 掌握综合运用专业及基础知识, 解决实际工程技术问题的能力;( 3) 具有自学能力、独立工作能力和团结协作能力。
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二 直流电机调速
直流电机原理
直流电压平衡方程
Ud = RaId – E 反电动势 E= Ke n 直流电动机调速方程
U d I d R n Ke Φ
三 直流电机调速电路
小功率直流调速采用直流PWM斩波控制 1. 半桥式斩波电路 电动机只能单方向电动运行，能耗 制动 2. 全桥式斩波电路 电机能正反运行（智能车只要单向） 反接制动——制动速度快，电流大， 制动时间长，电机会反转。
2. 全桥式（H型）斩波电路
1. 双极式斩波控制 2. 单极式斩波控制 3. 受限单极式斩波控制
Ton Ud E E T
Ton 占空比 ＝ T ,
（1）双极式斩波控制
T1、T3和T2、T4成对作PWM控制
模式1：T1、T3同时驱动导
通（T2和T4关断），电流 id1自 E+→T1→R→L→EM→T3→ E-,L电流上升。
电动势EM经过T4的通路，因此id
将断续，在断续区间ud=EM，平 均电压 Ud较电流连续时要抬高， 即电动机轻载时转速提高，机械 特性变软（图4.3）。
1.
2. 3. • •
全桥式（H型）斩波电路特点 双极式控制，两两对称导通，有直通现象， 开关损耗大 单极式控制，T1,T4互补导通，T3正转时导 通,T2反正转时导通，开关损耗减小。 T1,T4可能直通 受限单极式控制，无论正转或反转，都只 有一只开关管处于PWM方式（T1或T4），减 小了开关损耗和桥臂直通可能 全桥式电路是正反转控制电路，对智能车 不需要反转，但可以利用它进行反接制动， 制动快，但制动时间长可能反转。 建议采用受限单极式控制，损耗小，没有 直通现象，工作可靠。
第三讲
智能车电机驱动控制 设 计
一 智能车驱动要求：
1. 直流电动机是智能车前进的动力 2. 直流电机由7.2V蓄电池供电 3. 前进速度要求可以控制，加速，减速 ▲ 弯道时减速 ▲ 直道时加速通过 因此电机需要调压控制 4. 到达终点线时，在3米内停止 控制方案：a 终点线时切断电源，自由停车 b 能耗制动 c 反接制动
正转
反转
停止
α 从1→－1逐步变化，电动机电流id从正变到负 在变化过程中电流始终连续。 即使在α ＝0时，Ud＝0，电动机不是完全静止不动， 是在正反电流作用下微振。
（2）单极式斩波控制
T1、T4工作在互反的PWM状 态（调压） 以T2、T3控制电动机的转向
正转时：T3门极给正信号（恒通），T2门极给负信号（恒关断） 反转时：T2恒通，T3恒关断，减小T2、T3开关损耗和直通可能。
工况b：T1关断 电感L经D2续流
半桥式电路制动过程
工况c：T2导通 T1关断 电机反电势Em经T2，产 生电流，转速n下降－ 能耗制动。
工况d： T2关断 T1关断 电感L反电势EL使D1导 通，电感储能向电源E 充电
半桥式电路特点 1. 电路简单，用元件少 2. 能耗制动，不会产生反转，停车 准确 3. T1在PWM驱动时，T2不给脉冲， T2在PWM驱动时，T1不给脉冲。 防止了T1,T2同时导通
四
斩波电路的驱动控制
PWM的驱动信号采用锯齿波或三角波与脉宽控制 信号Uct比较产生。 单极性调制：载波（锯齿波）没有负值，是单 极性的。 双极性调制：锯齿波有正负值，控制信号 Uct可 以是正负直流。 集成模块，如SG1524/1527,TL494,MC34060, 可编程UC1840等
在－1≤ α < 0时，Ud <0,
电动机反转
模式3：－1≤α<0, Ud<0,即AB间电压反向
T2、T4被驱动导通电 流id3的流向： E+→T2→EM→L→R →T4→E-,L电流反向 上升，电动机反转。
模式4：在电动机反转状态， T2、T4关断
L电流经D1和D3续流， id4的流向： E→D3→EM→L→R→D2 →E+, L电流反向下降。
模式 2－2
在D4续流时，尽管T4被驱动，但是有导通的D4短接， T4不会导通。 但是电感续流结束后（负载较小情 况），D4截止，T4导通，电动机反电动势EM将通过 T4和D3形成回路（图4.13b），电流反向，电动机处 于能耗制动阶段，。
模式2－3
T4关断时，电感L将经 D1→E→D3放电（图4.13c）， 电动机处于回馈制动状态， ud=uAB =E。 电动机反转时的情况与正转 相似，模式4有类似的变化。
T U d on E E T
＝
Ton , T
Ton，在正转时是T1的导通时间，
在反转时是T4的导通时间， Ud：正转时为“＋”，反转时 应为“－”。
（3）受限单极式斩波控制
正转: T1受PWM控制,T3恒通； T4、T2恒关断 反转: T4受PWM控制, T2恒 通。 T1、T3恒关断 无论正转或反转，都只有一只开 关管处于PWM方式（T1或 T4），减小了开关损耗和桥臂 直通可能。 电流较小（轻载）时，没有反
五
半桥式电路设计
1. 半桥式PWM主电路
2 开关器件 • IRF4905
电力场效应管 P- 沟道 • 主要参数 VDSS -55V 漏－源电压 IDSS -25A 漏－源电流 IGSS ±100nA 栅极电流
IRF4905测试电路
• IRF3205L • 电力场效应管 • N- 沟道
• 主要参数 VDSS 55V 漏－源电压 IDSS 25A 漏－源电流 IGSS ±100nA 栅极电流
• IRF3205L测试电路
制作步骤
1 2 3 4 5 领取元件 在多孔板上排列元件 焊接 调试 按时上交作品
要求：电路排列整齐，焊接光滑、可靠 电机转动平稳，改变脉冲宽度可以调速。 制动可靠快速。
正转T1导通时状态与双极 式图4.11的模式1相同， 反转T4导通时的工作状态 和模式3相同。 不同在T1或T4关断时，电感L的续流回路模式2和模式4。
模式 2－1
正转T1关断时，因为T3恒 通，电感L经EM→T3→D4形 成回路，电感能量消耗在电 阻R上，ud=uAB =0。
模式 2－1
模式 2－2
1.
半桥式斩波电路
T1,T2 －功率场效
应管 T1（n型） ,T2 （p型） D1,D2 － 二极管 M － 电动机
Ton Ud E E T 经过T1的通断（PWM控制），调节电压Ud 改变电压Ud,电机转速改变－调压调速
半桥式调压电路
工况a：T1导通 电源E经T1给电机供电
调节脉冲宽可调Ud
模式2：T1、T3关断，T2、
T4驱动，因为电感电流不能立 即为0，电流id2的通路是E－ →D4→R→L→EM→D2→E+, L电流下降。因为电感经D2、 D4续流，短接T2和T4不能导通。
AB间电压Ud
2Ton Ud ( 1) E E T 2Ton ＝ 1 占空比 T
在Ton＝T时，α＝1；在Ton＝0时,α＝－1， 占空比的调节范围为－1≤α≤1。 在0<α≤1时，Ud>0, 电动机正转