直流电动机调速控制系统设计
基于单片机的直流电机调速系统设计
直流电机转速 :
根据基尔霍夫第二定律，得到电枢电压电动势平衡方程式 U=Ea+Ia（Ra+Rc）……………式1
式1中，Ra为电枢回路电阻，电枢回路串联保绕阻与电刷 接触电阻的总和；Rc是外接在电枢回路中的调节电阻
由此可得到直流电机的转速公式为:
n=(Ua-IR)/CeΦ ………………………式2
式2中, Ce为电动势常数, Φ是磁通量。 由1式和2式得
n=Ea/CeΦ ……………………………式3
由式3中可以看出, 对于一个已经制造好的电机, 当励磁电压和 负载转矩恒定时, 它的转速由回在电枢两端的电压Ea决定, 电 枢电压越高, 电机转速就越快, 电枢电压降低到0V时, 电机就 停止转动；改变电枢电压的极性, 电机就反转。
PWM脉宽调速
PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的 直流电源开关频率, 改变负载两端的电压, 从 而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM 驱动控制的调整系统中, 按一个固定的频率 来接通和断开电源, 并且根据需要改变一个 周期内“接通”和“断开”时间的长短。通 过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来 达到改变平均电压大小的目的, 从而来控制 电动机的转速。也正因为如此, PWM又被称为 “开关驱动装置”。
, 软件简单。但每个按键需要占用一个输入口线, 在 按键数量较多时, 需要较多的输入口线且电路结构复杂, 故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
数码管显示部分 本设计使用的是一种比较常用的是四位数码 管, 内部的4个数码管共用a~dp这8根数据线, 为使用提供了方便, 因为里面有4个数码管, 所以它有4个公共端, 加上a~dp, 共有12个引 脚, 下面便是一个共阴的四位数码管的内部 结构图（共阳的与之相反）
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计第一章:前言1.1前言：直流电机的定义：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
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，这是通过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。
并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。
随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。
1.2本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1)直流电机的正转；2)直流电机的反转；3)直流电机的加速；4)直流电机的减速；5)直流电机的转速在数码管上显示；6)直流电机的启动；7)直流电机的停止；第二章：总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。
示数码管显PWM单片机按键控制电机驱动基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P1.0与P1.1其中一口输出与转速相应的PWM脉冲，另一口输出低电平，经过信号放大、光耦传递，驱动H型桥式电动机控制电路，实现电动机转向与转速的控制。
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》
单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录设计题目 (3)1 设计要求及主要技术指标： (4)1.1 设计要求 (4)1.2 主要技术指标 (5)2 设计过程 (6)2.1 题目分析 (9)2.2 整体构思 (10)2.3 具体实现 (12)3 元件说明及相关计算 (14)3.1 元件说明 (14)3.2 相关计算 (15)4 调试过程 (16)4.1 调试过程 (16)4.2 遇到问题及解决措施 (20)5 心得体会 (21)参考文献 (22)附录一：电路原理图 (23)附录二：程序清单 (24)设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM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；定时中断；电动机；PWM波形；LED显示器；51单片机1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM 调速控制装置。
1.1 设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。
（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。
（3）设计一个4个按键的键盘。
K1:“启动/停止”。
K2：“正转/反转”。
K3：“加速”。
K4:“减速”。
（4）手动控制。
在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。
在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。
直流电机调速方案设计
直流电机调速方案设计一、引言直流电机是一种常用的电机，在工业生产和日常生活中都有广泛的应用。
直流电机调速是将电机旋转的速率从低速调整到高速或从高速调整到低速的过程。
直流电机调速方案设计是在特定的应用场景下对直流电机进行调速的方案设计。
本文将介绍直流电机调速方案的设计过程和实现方法，以及在不同场景下的应用。
二、直流电机调速的原理直流电机的转速与直流电压成正比，即转速越高，直流电压也越高。
因此，为了实现直流电机的调速，可以通过控制直流电机的直流电压来达到控制直流电机转速的目的。
直流电机调速的基本原理为：通过改变电机绕组的电流和磁场的磁通量，来改变电机的输出扭矩和电机的转速。
三、直流电机调速方案的设计直流电机调速方案的设计需要根据具体的应用场景来制定。
下面将介绍一些常见的直流电机调速方案的设计方法。
1. 电阻调速这是一种基本的直流电机调速方法，通过在电动机电枢电路中串联外接电阻实现调速。
外接电阻的增加会降低电机电枢回路的电阻值，从而降低电机的旋转速度。
2. 变压器调速变压器调速是通过改变电机附近的变压器的电压来改变电机的转速。
当变压器的输出电压降低时，也会降低电机的转速。
3. 装有系数调速器的直流电机装有系数调速器的直流电机可以使用直接控制电机电压的方式来调速。
这种方法可以提供更精确的调速和较高的效率。
4. PWM调速PWM调速是通过改变电机驱动芯片的PWM脉冲宽度来改变电机的转速。
这种调速方法可以达到很高的精度，并且可以很好地控制电机的细节。
五、直流电机调速方案的应用下面将介绍几个常见的直流电机调速方案的应用场景。
1. 工业生产中的电机控制直流电机调速在工业生产中的应用非常广泛。
例如，机床设备、生产线和工程机械等都需要使用直流电机，并根据需要进行调速。
2. 机器人的动力源直流电机是机器人的常用动力源之一，直流电机调速可以精确地控制机器人的行动。
3. 电动工具的控制电动工具，例如电动钻、电动锤，需要根据需要自动调整转速以适应不同的材料和工作条件。
基于PWM控制直流电机自动调速系统设计
1 绪论1.1 课题的研究背景和意义直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。
长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。
由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，优异的动态特性;尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电机、步进电机等)的挑战，但到目前为止，它仍然是大多数调速控制电动机的优先选择。
近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化。
随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制 (PulseWidthModulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。
这种控制方式很容易在单片机控制中实现，从而为直流电动机控制数字化提供了契机。
五十多年来，直流电气传动经历了重大的变革。
首先，实现了整流器件的更新换代，从50年代的使用己久的直流发电机一电动机组(简称G-M系统)及水银整流装置，到60年代的晶闸管电动机调速系统(简称V-M系统)，使得变流技术产生了根本的变革。
再到脉宽调制 (PulsewidthModulation)变换器的产生，不仅在经济性和可靠性上有所提高，而且在技术性能上也显示了很大的优越性，使电气传动完成了一次大的飞跃。
另外，集成运算放大器和众多的电子模块的出现，不断促进了控制系统结构的变化。
随着计算机技术和通信技术的发展，数字信号处理器单片机应用于控制系统，控制电路己实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大。
由于系统的调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，一般都采用直流电气传动。
技术迅速发展，走向成熟化、完善化、系统化、标准化，在可逆、宽调速、高精度的电气传动领域中一直居于垄断地位[1]。
目前，国内各大专院校、科研单位和厂家也都在开发直流数字调速装置。
姚勇涛等人提出直流电动机及系统的参数辨识的方法。
该方法依据系统或环节的输入输出特性，应用最小二乘法，即可获得系统或环节的内部参数，所获的参数具有较高的精度，方法简便易行。
PWM控制的直流电动机调速系统设计
中國計量學院課程設計設計報告書題目：PWM控制的直流電動機調速系統設計二級學院現代科技學院專業電氣工程及自動化班級電氣062姓名*****學號**********同組同學姓名 ****** ******* 同組同學學 *********** *********2009年 12 月 23 日設計題目：PWM控制的直流電動機調速系統設計1、前言近年來，隨著科技的進步，電力電子技術得到了迅速的發展，直流電機得到了越來越廣泛的應用。
直流它具有優良的調速特性,調速平滑、方便,調速範圍廣;超載能力大,能承受頻繁的衝擊負載,可實現頻繁的無級快速起動、制動和反轉;需要能滿足生產過程自動化系統各種不同的特殊運行要求，從而對直流電機的調速提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調速，改變電樞電壓調速等技術已遠遠不能滿足要求，這時通過PWM方式控制直流電機調速的方法應運而生。
採用傳統的調速系統主要有以下缺陷：模擬電路容易隨時間漂移，會產生一些不必要的熱損耗，以及對雜訊敏感等。
而在用了PWM技術後，避免了以上的缺陷，實現了用數字方式來控制模擬信號，可以大幅度降低成本和功耗。
另外，由於PWM 調速系統的開關頻率較高,僅靠電樞電感的濾波作用就可獲得平穩的直流電流,低速特性好；同樣,由於開關頻率高,快速回應特性好,動態抗干擾能力強,可以獲得很寬的頻帶;開關器件只工作在開關狀態,主電路損耗小,裝置效率高。
PWM 具有很強的抗噪性，且有節約空間、比較經濟等特點。
2、設計要求及組內分工2.1設計要求（1）根據電機與拖動實驗室提供的直流電動機，設計基於PWM的電動機調速方案。
（2）選用合適的功率器件，設計電動機的驅動電路。
（3）設計PWM波形發生電路，使能通過按鍵對電機轉速進行調節，要求至少有兩個速度控制按鍵，其中一個為加速鍵（每按一次，使電機轉速增加）；另一個為減速鍵，功能與加速鍵相反。
（4）撰寫課程設計報告。
2.2組內分工（1）負責直流電動機調速控制硬體設計及電路焊接：主要由胡佳春和葉秋平完成（2）負責調速控制軟體編寫及調試：主要由朱健和葉秋平完成（3）撰寫報告：主要由胡佳春和朱健完成3、系統設計原理脈寬調製技術是利用數字輸出對模擬電路進行控制的一種有效技術，尤其是在對電機的轉速控制方面，可大大節省能量，PWM控制技術的理論基礎為：衝量相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈衝，用這些脈衝來代替正弦波或其他所需要的波形。
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计一、引言直流电机是工业中最常见的电动机之一，其工作原理简单，结构紧凑，控制方便，广泛应用于各行各业。
为了满足不同工况下的运行需求，需要设计一个自动调速系统来调整直流电机的转速。
本文将基于PWM控制方法设计一个直流电机自动调速系统。
二、系统设计1.系统结构直流电机自动调速系统的基本结构包括传感器、控制器、电源和执行器。
传感器用于检测电机的转速，控制器根据检测到的转速信号进行处理，并通过PWM控制方法调整电机的输入电压，从而实现自动调速。
2.传感器选择直流电机的转速检测一般使用霍尔效应传感器来实现。
霍尔传感器可以直接测量电机转子的位置，并根据位置变化来计算转速。
传感器输出的信号经过放大和处理后，可以作为控制器的输入信号。
3.控制器设计控制器是整个自动调速系统的核心部分。
控制器接收传感器的转速信号，并通过PID算法对电机的转速进行调节。
PID算法是一种经典的控制方法，可以根据当前的偏差、偏差变化率和偏差积分值来计算控制量。
在本系统中，控制器输出的控制量即为PWM信号。
4.PWM控制方法PWM（Pulse Width Modulation）控制方法是一种通过调整脉冲宽度来控制输出电压的方法。
在本系统中，PWM控制方法可以通过改变PWM信号的占空比来调整电机的输入电压。
当需要提高电机转速时，增加PWM信号的占空比；当需要降低电机转速时，减小PWM信号的占空比。
通过反馈控制，控制器可以根据实际转速信号不断调整PWM信号的占空比，从而实现电机的自动调速。
5.电源选择在直流电机自动调速系统中，电源需要提供稳定的直流电压以供电机正常工作。
一般可选择线性稳压器或开关稳压器来提供所需的直流电压。
在选择电源时，需要考虑电机的功率和电源的效率，以确保系统的稳定性和可靠性。
6.执行器选择执行器是将控制信号转换为实际操作的部分。
在直流电机自动调速系统中，执行器可选择光耦隔离器和驱动芯片来实现PWM信号控制。
直流电机调速系统设计开题报告
直流电机调速系统设计开题报告1. 背景直流电机调速系统广泛应用于工业生产和家用电器领域，用于控制转速和转矩。
在工业自动化生产线中，直流电机调速系统能够有效控制生产过程中的加工、输送和分拣等环节，提高生产效率和质量。
而在家用电器中，直流电机调速系统可以用于风扇、洗衣机、电动车等设备，实现电机转速的调节，提供更好的使用体验。
直流电机调速系统的设计需要考虑电机的性能要求、电路设计、控制算法和系统可靠性等方面的问题。
本开题报告将以直流电机调速系统的设计为基础，分析相关参数的选择、电路设计和控制策略的优化，为后续的系统设计提供指导和建议。
2. 分析2.1 直流电机的特点直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置，具有以下特点：•转速范围广：直流电机可以在较宽的转速范围内工作，通常转速可以由几十转/分钟到几千转/分钟变化。
•转矩可调：通过改变电机的励磁电流或电源电压，可以实现电机转矩的调节。
•响应快速：直流电机具有较快的响应速度，能够快速适应负载变化。
2.2 直流电机调速系统的参数选择在设计直流电机调速系统时，需要选择合适的参数以满足系统的性能要求。
以下是一些常见的参数选择和考虑的因素：•电机参数：包括额定电压、额定功率、额定转速等。
根据实际需求选择合适的电机参数。
•传感器选择：选择合适的速度、转矩传感器以获得准确的反馈信号，用于控制系统。
•控制算法选择：根据实际需求选择合适的控制算法，常见的有PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
•电路设计：设计适当的电路用于控制电机的电流和电压，以实现期望的调速效果。
•保护系统设计：设计过流、过载和过热保护系统，保证电机的安全运行。
2.3 直流电机调速系统的控制策略优化直流电机调速系统的控制策略可以通过优化控制算法和参数来提高系统的性能。
•PID控制算法优化：调整PID控制器的比例、积分和微分参数，使得系统响应更加平稳、快速，并减小超调量和稳定误差。
•软件调速算法：通过改变调速策略、动态响应和控制算法的实现方式，将调速算法的性能最大化。
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《单片机原理与应用课程设计》任务书（四）
一、题目名称
直流电动机调速控制系统设计
二、课程设计目的
通过直流电动机调速控制系统的制作使学生熟练掌握所学的相关内容，并培养学生工程设计的一般方法和技巧。
三、技术要求：
1.系统调速采用模拟和数字方式，通过开关设置；模拟方式下通过调节电位器的电阻值调节直流电动机的转速。
数字方式下通过按键设置调节直流电动机的转速。
2.电动机转速的测量及显示
3.PWM调速控制。
4.具体要求：
1)转速模拟调节：在模拟调节方式时，通过调节电位器的电阻值来控制直流电动机的转速。
当电位器电阻值为0时，电动机停止，电位器电阻值最大时，电动机工作在额定转速上。
（由于直流电动机启动需要一定的力矩，因此在低速时转速和电位器值不一定严格成比例）
2)转速数字调节：在数字调节方式时，每按一次“加速”键，电动机转速增加一个档位，每按一次“减速”键，电动机转速降低一个档位，默认的初始档位为最低档位0，最高档位为255。
3)转速测量与显示：采用4位数码管显示电动机转速。
4)根据测量值与设定值的差，控制PWM输出占空比，使电动机转速达到设定转速。
2．整个系统建议分为以下模块：
1)AT89C51单片机最小应用系统及键盘、显示模块、转速设定值模块；
2)转速测量模块、直流电动机输出控制模块。
四、两周时间安排：
1．第一周：
星期一：布置设计任务，收集相关资料。
星期二：确定设计方案
星期三：软、硬件的总体设计
星期四、五上机调试
2．第二周
星期一、二、三上机调试
星期四、五：完成设计报告（4000字左右，程序不包含在字数中），PROTEL99绘制设计图纸(A4)，课程设计答辩。
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
请预览后才下载，期待你的好评与关注！）。