PWM单闭环直流调速控制系统设计方案稿
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告摘要：本文基于基本原理和方法，设计和仿真了一个单闭环直流调速系统。
首先介绍了直流电机调速的基本原理，然后根据系统要求，设计了控制系统的结构和参数，包括PID控制器的参数调整方法。
接下来使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，对系统的性能进行评估。
最后根据仿真结果对系统进行分析和总结，并提出了可能的改进方法。
关键词：直流电机调速、单闭环控制系统、PID控制器、仿真实验一、引言直流电机广泛应用于机械传动系统中，通过调节电机的电压和电流实现电机的调速。
在实际应用中，需要确保电机能够稳定运行，并满足给定的转速要求。
因此，设计一个高性能的直流调速系统至关重要。
本文基于单闭环控制系统的原理和方法，设计和仿真了一个直流调速系统。
首先介绍了直流电机调速的基本原理，然后根据系统要求，设计了控制系统的结构和参数，并采用PID控制器进行调节。
接着使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，并对系统的性能进行评估。
最后根据仿真结果对系统进行分析和总结，并提出了可能的改进方法。
二、直流电机调速的基本原理直流电机调速是通过调节电机的电压和电流实现的。
电压变化可以改变电机的转速，而电流变化可以改变电机的转矩。
因此，通过改变电机的电压和电流可以实现电机的调速。
三、控制系统设计和参数调整根据系统的要求，设计一个单闭环控制系统，包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于测量电机的转速，并将信息传递给控制器。
控制器根据测量的转速和给定的转速进行比较，并调节电机的电压和电流。
执行器根据控制器的输出信号来控制电机的电压和电流。
在本实验中，采用PID控制器进行调节。
PID控制器的输出信号由比例项、积分项和微分项组成，可以根据需要对各项参数进行调整。
调整PID控制器的参数可以使用试错法、频率响应法等方法。
四、系统仿真实验使用Matlab/Simulink软件进行系统仿真实验，建立直流调速系统的模型，并对系统进行性能评估。
毕业设计(论文)基于单片机的pwm直流调速系统设计
基于单片机的PWM直流调速系统设计摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位。
基于单片机的直流电机调速系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。
其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算。
系统的稳定性好，可靠性高。
直流电动机具有优良的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速。
在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等领域中得到广泛应用。
本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以AT89C52单片机为核心，以2A、1000r/min小直流电机为控制对象，以L298N为H桥驱动芯片实现速度、电流反馈双闭环。
采用PID控制算法，调节PWM占空比从而控制电机两端电压，以达到调速的目的。
用4*3键盘输入有关控制信号及参数，可以实现电机的启制动、正反转、速度调节。
并在4位LED上实时显示输入参数及动态转速。
关键词：单片机、直流电机、PWM、PIDBased on SCM PWM dc speed control system designAbstractWith the progress of The Times and the development of science and technology, motor speed system in agricultural production, transportation and daily life plays a more and more important role in motor speed, therefore, the research has positive significance. For a long time, have been widely applied in dc motor control system, and has been inhabited areas in speed dominant. Based on SCM dc motor speed control system of high degree of standardization of hardware circuit, low cost, and the temperature drift. Device, The control software to logic and complex operation. The system has good stability and reliability. Dc motor with excellent, braking performance, and in a wide range smooth speed. In the mill, mine machine, excavator, metal cutting machine, paper machine, high-level elevator is widely used in the fields.The design is based on single chip microcomputer control system of dc motor control PWM, by AT89C52 singlechip system, and 1000r/min small double-a dc motor to control, L298N H bridge to drive chip realize speed, double loop current feedback. PID control algorithm, regulate and control PWM occupies emptiescompared to achieve both voltage motor speed. Use 4 * 3 keyboard input signal and the relevant control parameters, can realize the rev brake motor speed regulation, and positive &negative. And in four LED on real-time display input parameters and dynamic speed.Keywords：monolithic integrated circuits, a direct motor，PWM，PID目录基于单片机的PWM直流调速系统设计 (I)摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题功能 (1)第二章系统硬件电路的设计 (2)2.1 系统总体设计 (2)2.1.1 系统总体设计框图 (2)2.1.2单片机的选择及其简介 (2)2.1.3 其他芯片简介 (6)2.2 PWM信号发生电路设计 (18)2.2.1 PWM的基本原理 (18)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (20)2.2.3 H桥芯片的工作原理 (21)2.3 主电路设计 (24)2.4 转速和电流的测量 (24)2.5 AD转换 (26)2.6显示与键盘电路 (26)第三章系统软件程序的设计 (27)3.1 PID控制算法原理及流程图 (27)3.2 系统部分程序的设计 (29)3.2.1 单片机资源分配 (29)3.2.2 程序流程图 (30)结论 (32)参考文献 (34)附录................................................................................................ 错误!未定义书签。
基于单片机的PWM直流电机调速系统设计
基于单片机的PWM直流电机调速系统设计摘要本文主要介绍基于单片机的PWM直流电机调速系统的设计和实现方法。
该系统通过利用单片机控制器控制电机的启动、停止、正转和反转等操作，同时实现对电机速度的调节。
在电机工作时，单片机通过PWM技术控制电机的电压和电流，从而达到调节电机转速的效果。
系统设计思路为了实现电机的调速功能，本系统采用基于单片机控制器和PWM技术的电机驱动控制方案。
系统整体分为硬件和软件两个部分，硬件部分主要包括电机、电路组成和控制器，而软件部分则是单片机程序设计。
电路组成系统电路主要由电源、单片机控制器、电机驱动模块和电机组成。
其中，电源主要用于系统供电，单片机控制器主要用于控制电机驱动模块的输出，电机驱动模块负责将单片机控制器输出的PWM信号转换为直流电机可控的电流。
单片机程序设计系统中需要对单片机进行程序设计，以实现对电机的启动、停止、正转和反转等操作，同时实现电机的调节功能。
程序设计主要包括以下几个部分：1.系统初始化：包括系统时钟初始化、输入输出口初始化以及中断配置等。
2.电机控制：控制电机的启动、停止、正转和反转等操作。
3.电机调速：利用PWM技术实现对电机的调节功能。
4.数据处理：对输入的调节参数进行处理，然后转换成PWM占空比输出到电机。
PWM技术原理PWM技术是通过控制模拟信号的占空比，来达到模拟信号的数字化的目的。
具体而言，通过控制PWM信号的占空比，从而实现对电机输出电压和电流的控制，从而达到对电机转速的调节。
系统实现步骤本系统的实现步骤主要包括以下几个部分：电机接线首先，需要根据电机的参数和工作电压要求，正确接线电机。
接线时需要注意电机正反转的问题，以及电路的安全性问题。
程序编写根据我们的设计思路，需要编写相应的单片机程序。
程序编写包括系统初始化、电机控制、电机调速和数据处理等部分。
编写程序时需要考虑到各参数变化的初始值和变化范围，以及程序的鲁棒性和可调节性。
系统调试在程序编写完成后，需要对整个系统进行调试。
单极式PWM双闭环直流调速系统
课程设计设计题目：单极式PWM双闭环直流调速系统的设计1 设计任务描述1.1设计题目单极式PWM双闭环直流调速系统的设计1.2设计任务试设计一H型单极式PWM直流闭环调速系统，已知的基本参数如下：电动机的P N=2.2kW , U= 110V , I N = 22 . 56A, n N = 1500r/min, R a = 0.25Ω，电枢回路总电阻R=0. 8Ω，N电枢回路电磁时间常数T l = 0.025s，机电时间常数T m = 0.08s，电源电压U S =120V，给定转速的电压最大值和ASR, ACR的输出限幅值均为10V，电流反馈系数β=2.256V/A，转速反馈系数α =0.0067V.min/r，电动势转速比C e=0.0696 V.min/r，选用D202电力晶体管作功放用开关管，已知D202的参数如下：T ce＝0.159sμ, t r＝0.103sμ, t f＝0.061sμ。
1.3设计要求1.3.1设计目的1）能计算出调节器的各种参数。
2）能熟练的掌握双闭环直流调速系统的设计思路。
3）能够正确撰写论文。
1.3.2设计要求1）稳态指标：稳态无静差。
2）动态指标：电流超调量i %5%σ≤。
空载起动到额定转速时的转速超调量n %10%σ≤。
动态过渡过程时间s 0.5t≤s2课程设计流程图图2-1 伺服系统课程设计流程图3设计思路3.1系统总体方案的构想我设计的题目是单极式PWM双闭环直流调速系统，此系统控制的对象是他励直流电动机，控制信号为转速控制电压给定信号，输出信号为电动机转轴的转速信号。
系统的闭环控制按内环为电流环、外环为转速环的结构设计。
电枢绕组的驱动为电力晶体管的PWM脉冲放大电路。
转速和电流两个调节器可采用由运算放大器组成的模拟电路。
PWM调速系统由于具有动、静特性好，损耗小和电网功率因数高等优点，在中小功率伺服系统中已取代V-M系统，其使用日益广泛。
由于双极式PWM变换器在工作过程中，4个电力晶体管都处于开关状态，开关损耗大，而且容易发生上、下两管直通的事故，降低了装置的可靠性。
基于单片机控制的PWM直流调速系统的设计
基于单片机控制的PWM直流调速系统的设计摘要：本文介绍一种基于单片机控制的PWM直流调速系统的设计，在该系统中，单片机通过对输入的不同电压信号进行处理，控制电机驱动电路的占空比，从而实现直流电机的调速。
本文首先介绍了直流电机的调速原理和PWM技术的基本原理，然后介绍了系统硬件设计和软件设计的具体步骤，最后测试了系统的性能，验证了系统的稳定性和可靠性。
关键词：单片机；PWM；直流调速；电机驱动电路1.引言在实际生产和生活中，直流电机广泛应用于机械传动、自动化设备、家用电器和交通工具等领域。
为了满足不同工作状态下的要求，需要对电机进行调速。
传统的直流调速方法采用电阻调速、变压器调速和自激励调速等方法，效率低下、控制精度不高。
基于单片机控制的PWM直流调速系统，具有精度高、效率高、控制稳定、扩展性好等优点。
2.直流电机的调速原理直流电机的转速与电压成正比，若电机内阻为定值，则调速方法可以采用改变电压或改变电极间连接方式的方法。
采用改变电压的方法，通过变压器调节电压，实现调速。
电压越大，电机转速越快，反之越慢。
采用改变电极间连接方式的方法，通过转换开关的具体形式来实现调速。
当改变电极间的连接方式时，电机输出的电压也随之改变。
3.PWM技术的基本原理PWM技术是一种将模拟信号转化为数字信号的技术。
在PWM信号中，频率是恒定不变的，而占空比则是变化的。
通过改变占空比，能够控制所驱动的负载的电压、电流和功率等参数。
PWM信号的占空比越大，所驱动的负载的电压、电流和功率等参数也就越大。
调节PWM 信号的占空比就可以实现其所驱动的负载随之产生的变化。
PWM技术主要用于电机控制、电源控制和模拟信号的数字化等方面。
4.系统设计4.1 系统硬件设计本系统采用单片机为核心控制器，通过输入变压器的不同电压信号进行处理，控制电机驱动电路的占空比，实现直流电机的调速。
其中，变压器将电网电压转换为低压直流电源，在单片机控制下，PWM信号的占空比随之改变，进而从驱动电路输出到电机，实现调速。
毕业设计(论文)基于单片机的pwm直流调速系统设计
基于单片机的PWM直流调速系统设计摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位。
基于单片机的直流电机调速系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。
其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算。
系统的稳定性好，可靠性高。
直流电动机具有优良的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速。
在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等领域中得到广泛应用。
本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以AT89C52单片机为核心，以2A、1000r/min小直流电机为控制对象，以L298N为H桥驱动芯片实现速度、电流反馈双闭环。
采用PID控制算法，调节PWM占空比从而控制电机两端电压，以达到调速的目的。
用4*3键盘输入有关控制信号及参数，可以实现电机的启制动、正反转、速度调节。
并在4位LED上实时显示输入参数及动态转速。
关键词：单片机、直流电机、PWM、PIDBased on SCM PWM dc speed control system designAbstractWith the progress of The Times and the development of science and technology, motor speed system in agricultural production, transportation and daily life plays a more and more important role in motor speed, therefore, the research has positive significance. For a long time, have been widely applied in dc motor control system, and has been inhabited areas in speed dominant. Based on SCM dc motor speed control system of high degree of standardization of hardware circuit, low cost, and the temperature drift. Device, The control software to logic and complex operation. The system has good stability and reliability. Dc motor with excellent, braking performance, and in a wide range smooth speed. In the mill, mine machine, excavator, metal cutting machine, paper machine, high-level elevator is widely used in the fields.The design is based on single chip microcomputer control system of dc motor control PWM, by AT89C52 singlechip system, and 1000r/min small double-a dc motor to control, L298N H bridge to drive chip realize speed, double loop current feedback. PID control algorithm, regulate and control PWM occupies emptiescompared to achieve both voltage motor speed. Use 4 * 3 keyboard input signal and the relevant control parameters, can realize the rev brake motor speed regulation, and positive &negative. And in four LED on real-time display input parameters and dynamic speed.Keywords：monolithic integrated circuits, a direct motor，PWM，PID目录基于单片机的PWM直流调速系统设计 (I)摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题功能 (1)第二章系统硬件电路的设计 (2)2.1 系统总体设计 (2)2.1.1 系统总体设计框图 (2)2.1.2单片机的选择及其简介 (2)2.1.3 其他芯片简介 (6)2.2 PWM信号发生电路设计 (18)2.2.1 PWM的基本原理 (18)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (20)2.2.3 H桥芯片的工作原理 (21)2.3 主电路设计 (24)2.4 转速和电流的测量 (24)2.5 AD转换 (26)2.6显示与键盘电路 (26)第三章系统软件程序的设计 (27)3.1 PID控制算法原理及流程图 (27)3.2 系统部分程序的设计 (29)3.2.1 单片机资源分配 (29)3.2.2 程序流程图 (30)结论 (32)参考文献 (34)附录................................................................................................ 错误!未定义书签。
第一讲 单闭环直流调速系统
Id Id
-
-
Un ∆Un
Un n
+
A Uc
GT
UPE Ud d
-
M
-
+ -
+
n
Utg tg
TG
-
图3-2 采用转速负反馈的闭环调速系统
调节原理
在反馈控制的闭环直流调速系统中，与 电动机同轴安装一台测速发电机 TG ，从 而引出与被调量转速成正比的负反馈电压 Un ，与给定电压 U*n 相比较后，得到转速 偏差电压 Un ，经过放大器 A，产生电力 电子变换器UPE的控制电压Uc ，用以控制 电动机转速 n。
第 一 讲
单闭环直流调速控制系统
内容提要
直流调速方法 直流调速电源 单闭环直流调速控制系统
引 言
直流电动机具有良好的起、制动性能， 宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调 速和快速正反向的电力拖动领域中得到了 广泛的应用。 由于直流拖动控制系统在理论上和实 践上都比较成熟，而且从控制的角度来看， 它又是交流拖动控制系统的基础。因此， 应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。
UPE的组成
图中，UPE是由电力电子器件组成的变 换器，其输入接三组（或单相）交流电源， 输出为可控的直流电压，控制电压为Uc 。
~
u
AC
DC
Ud0 d0
Uc c
UPE的组成（续）
目前，组成UPE的电力电子器件有如 下几种选择方案： 对于中、小容量系统，多采用由IGBT或 P-MOSFET组成的PWM变换器； 对于较大容量的系统，可采用其他电力 电子开关器件，如GTO、IGCT等； 对于特大容量的系统，则常用晶闸管触 发与整流装置。
单极式PWM双闭环直流调速系统的设计
由上式可知，当开环增益K增大时，跟踪误差将减少。
(3)Ⅰ型系统的闭环传递函数为：
在式中 ——自然振荡频率， = ；
——阻尼比， = 。
此系统在零初始条件下的阶跃响应动态性能指标计算公式为：
3．系统原理图
系统原理图可以简化。但为了给建立系统动态数学模型打下基础，控制信号、反馈原理信号比较、调节原理、PWM调制和驱动电动机运行原理等都应在系统原理图中表示清楚。
4．建立系统动态数学模型
一般情况下，系统动态数学模型主要通过传递函数建立。PWM调速系统的控制规律和动态数学模型与V-M系统相比差别不大，主要不同点就是脉宽调制器和PWM变换器本身的传递函数。根据其工作原理，脉宽调制器和PWM变换器合起来可以看成是一个滞后环节，它的延时周期最大不超过一个开关周期T。和晶闸管装置传递函数的近似处理一样，当整个系统开环频率特性截止频率满足下式时
图4-8电流调节器动态结构图
式中
双闭环直流调速系统中电流调节过程比转速调节过程快得多，因此电流环节设计时，可忽略电动机反电动势的影响。近似处理调节条件是：
考虑到一般电动机电池时间常数要比晶闸管整流器等效时间常数 和反馈滤波时间常数大得多，设计时可把 和 大得多，设计时可把 和 合并为小惯性群，即
图4-5闭环系统的幅频特性
其中振荡峰值用 表示。可以证明对于典型Ⅱ型系统，当截止频率 符合下列关系式时，对应的 最小，称为“最佳频比”，此时系统现对稳定性最好。
或
即
这时最小的 值与h有简单的关系：
开环放大倍数
则按“最小 法”设计的典型Ⅱ型系统时的参数关系为
若取h=5，则
PWM直流电机调速系统的设计
摘要在21世界，网络飞快的发展并且快速的普及，人人生活都已经离不开网络了，而在其中的自动控制系统遍布着我们的生活，散布在机械制造业的方方面面。
举几个简单的例子：大到大型的加工中心，小到智能机器人，我们经常使用的手机，电脑，去游乐场里的数控游乐机器等等。
而这些的应用都离不开我们的单片机，因此单片机在现今社会的各个领域都得到了广泛的应用。
他们的供电模块有直流和交流两种，而今天我们所讲的就是直流电机，他是伴随着直流电的发现并得到大量运用的，也是最早的电力动力系统。
在各种类型的电机中，直流电动机能力出众。
直流电动机经常用到的调速技术是PWM（脉宽调制）调速技术，这种技术具有非常高的调速精度，以及快速的调速响应，并且可调速的范围非常广，调速过程非常平滑，耗能较小的优点。
本论文主要介绍直流电机调速系统，该系统是基于STC15F2K60s2单片机通过串口的功能接收输入的指令并通过相应的程序产生对应的PWM信号并输出给驱动模块LMD18200T来实现控制直流电机的调速系统。
其中主要介绍单片机STC15F2K60s2的特点和应用以及PWM的工作原理和实现方法。
着重还讲了如何来实现直流电动机的速度怎么调节，电路板的制作，其次简单介绍了4种状态，他们直接反映了单片机特定的四个工作模式，通过单片机实时查看串口的输入命令，单片机根据输入的命令，产生对应的PWM信号，同时将PWM信号作为输入信号输入给驱动芯片LMD18200T，然后以驱动芯片LMD18200T的输出作为直流电机的电压输入来控制电机的各种不同的状态启动、停止、加速、减速以及正转、反转。
其次介绍了电路的设计过程，每个元器件的引脚功能，以及原理图，仿真过程。
最后是主要程序的编写设计检查，得到预期结果。
关键词：单片机STC15F2K60s2；直流电机调速；LMD18200TAbstractIn the 21st world, the rapid development of the network and the rapid popularization, everyone life has been inseparable from the network, and in which the automatic control system throughout our lives, spread in all aspects of the machinery manufacturing industry. Give a few simple examples: large to large processing center, small to intelligent robots, we often use the phone, computer, go to the playground in the NC amusement machines and so on. And these applications are inseparable from our microcontroller, so the microcontroller in all areas of today's society has been widely used. Their power supply module has two kinds of DC and AC, and today we are talking about the DC motor, he is accompanied by the discovery of DC and get a lot of use, but also the earliest power power system. In all types of motors, DC motors are outstanding. DC motor often used in the speed control technology is PWM (pulse width modulation) speed control technology, this technology has a very high speed accuracy, and fast speed response, and adjustable speed range is very wide, speed control process Very smooth, less energy consumption advantages. This paper mainly introduces the DC motor speed control system, which is based on STC15F2K60s2 microcontroller through the serial port to receive input instructions and through the program to generate the corresponding PWM signal and output to the drive module LMD18200T to achieve the control of DC motor speed control system. Which mainly introduces the characteristics and application of SCM STC15F2K60s2 and PWM working principle and implementation method. Focus on how to achieve how to achieve the speed of DC motor regulation, circuit board production, followed by a brief introduction to the four states, they directly reflect the single-chip four operating modes, through the microcontroller real-time view of the serial input command, Input the command to generate the corresponding PWM signal, while the PWM signal as an input signal input to the driver chip LMD18200T, and then drive the chip LMD18200T output as a DC motor voltage input to control the motor in a variety of different states start, stop, accelerate , Slow down and forward, reverse. Secondly, the design process of the circuit, the pin function of each component, as well as the schematic and simulation process. Finally, the main program of the preparation of design checks, get the expected results.Key words: single chip STC15F2K60s2; DC motor speed control; LMD18200T目录1. 绪论 (1)1.1 本课题的研究背景 (1)1.2 本课题的研究意义 (1)1.3 课题内容 (1)2. PWM调速系统设计及其原理 (3)2.1 系统总体设计 (3)2.2 PWM直流电机调速原理 (3)2.3 测速原理 (4)2.4 闭环控制原理 (6)3. 硬件模块设计 (8)3.1 单片机模块 (8)3.2 电机控制模块 (11)3.3 光电编码器模块 (12)3.4 直流电动机调速系统图纸模块 (15)4. 程序设计 (19)4.1 程序的设计 (19)4.2 部分程序的开发 (26)5. 实物制作 (28)5.1 电路板的制作 (28)5.2 电机驱动测试 (31)5.3 烧录程序 (31)结束语 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录1：直流电动机调速系统的程序 (35)1. 绪论1.1 本课题的研究背景直流电机出现的时间非常早，应用非常广范的一种电机、经过多年来的发展已经涉及到了机械制造自动化，工业生产线，发展到21世界的今天应用非常广泛，被大量应用于工业自动化，电动汽车，电子玩具等领域中。
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摘要当今，自动化控制系统已经在各行业得到了广泛的应用和发展，而直流调速系统控制作为电气传动的主要方式之一，在现代化生产中起着主要作用。
随着微电子技术的发展，集成芯片在调速系统中的应用不仅使系统简化，体积减小，可靠性提高，而且各种经典和智能算法都分别在调速系统中得到了灵活的应用，以此来实现最优控制。
本设计从直流电动机的工作原理入手，并详细分析了系统的原理与其静态和动态性能。
然后按照自动控制原理，对转速闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，还在直流调速系统理论研究的基础上，对转速闭环直流调速系统中的转速调节器采用PI控制算法；提出了PI参数的整定方法，转速闭环直流调速系统是性能很好，应用广泛的直流调速系统, 采用转速闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。
转速闭环直流调速系统的控制规律，性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。
在设计中采用TL494控制的PWM 脉宽调节作为控制电路。
关键词：PWMVDMOS 转速闭环ABSTRACTNowadays, automation control system has been widely in industries, and the application and development of electric control system of dc speed as the main method of transmission, in modern plays a main role in production. Along with the development of microelectronics technology, integrated chips in the governing system not only makes the application system, volume decreases, and reliability, and various classic and intelligent algorithm in the governing system of the flexible application, so as to achieve the optimal control.This design from the working principle of dc motor are analyzed in detail, and the principle and system static and dynamic performance. Then according to the principle of the automatic control system of single loop, the design parameters of analysis and calculation, and also in dc speed control system based on the study of the theory of single closed loop speed regulator in the dc speed control system by PI control algorithm,, the speed closed loop dc speed control system is performance is very good, one of the most widely used dc speed control system, adopt single closed loop speed dc speed control system can get good static and dynamic characteristics of speed. Speed single closed loop control dc speed control system, the characteristics and the design method of ac, dc power is dragging the automatic control system is the important foundation. In the design of TL494 adopted PWM control pulse width adjustment as the control circuit. Keywords: PWM VOMOS CLOSED LOOP SPEED REGULATION目录前言1第1章PWM单闭环直流调速控制系统方案的确定21.1 PWM单闭环直流调速系统拖动方案的确定21.1.1 直流电机的选择与调速方法21.1.2 电力拖动供电方案的确定31.2 PWM单闭环直流调速系统控制方案的确定51.2.1 采用转速闭环直流调速的理由71.2.2 选择PWM控制系统的理由71.2.3 选择VDMOS的主电路的理由8第2章转速单闭环直流调速控制系统92.1 转速单闭环直流调速系统的系统组成92.1.1 转速控制的要求102.1.2 转速调速指标102.1.3 调速围、静差率和额定速降之间的关系112.2 转速单闭环直流调速系统的原理图122.2.1 转速单闭环直流调速系统的静特性分析122.2.2 转速单闭环直流调速系统的稳态结构图13第3章变流器主电路和保护环节设计153.1 PWM信号发生器153.1.1 TL494芯片的主要特点153.1.2 TL494引脚各端子功能173.1.3 TL494的工作原理173.2 检测环节183.2.1 转速检测与其测速发电机183.2.2过电流保护环节 (19)3.2.3电机驱动电路203.2.4调速方法 (2)13.3 调节器的选择与调整213.3.1 调节器电路213.3.2 调节器限幅22第4章调速系统动态参数的工程设计244.1 调节器工程设计方法的基本思路244.2 转速调节器的设计254.2.1转速调节器的选择254.2.2 转速调节器参数的选择25结论27参考文献28附录错误!未定义书签。
前言在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。
一次是元器件的更新，即以大功率半导体器件晶闸管取代传统的变流机组，以线形组件运算放大器取代电磁放大器件。
后一次技术更新主要是把现代控制理论和计算机技术用于电气工程，控制器由模拟式进入了数字式。
在前一次技术更新中，电气系统的动态设计仍采用经典控制理论的方法。
而后一次技术更新是设计思想和理论概念上的一个飞跃和质变，电气系统的结构和性能亦随之改观。
在整个电气自动化系统中，电力拖动与调速系统是其中的核心部分。
现代的电力拖动控制系统都是由惯性很小的晶闸管、电力晶体管或其他电力电子器件以与集成电路调节器等组成的。
经过合理的简化处理，整个系统一般都可以用低阶近似。
而以运算放大器为核心的有源校正网络（调节器），和由R、C等元件构成的无源校正网络相比，又可以实现更为精确的比例、微分、积分控制规律，于是就有可能将各种各样的控制系统简化和近似成少数的典型低阶系统结构。
如果事先对这些典型系统作比较深入的研究，把它们的开环对数频率特性当作预期的特性，弄清楚它们的参数和系统性能指标的关系，写成简单的公式或制成简明的图表，则在设计实际系统时，只要能把它校正或简化成典型系统的形式就可以利用现成的公式和图表来进行参数计算。
这样，就建立了工程设计方法的可能性。
目前，随着大功率电力电子器件的迅速发展，交流变频调速技术已日臻成熟并日渐成为实际应用的主流，但这并不意味着传统的直流调速技术已经完全退出了实际应用的舞台。
相反，近几年交流变频调速在控制精度的提高上遇到了瓶颈，于是直流调速的优势就显现了出来。
直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
譬如在对控制精度有较高要求的造纸、转台、轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置，因此加强对直流调速系统的研究还是很有必要的。
鉴于直流调速系统在国民经济和工农业生产与国防事业中的重要作用，有必要对直流调速系统作进一步的研究和开发。
第1章 PWM 单闭环直流调速控制系统方案的确定自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM ）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM 调速系统。
1.1 PWM 单闭环直流调速系统拖动方案的确定方案选择的原则是在满足生产机械工艺要求并确保产品质量的前提下，力求投资少、效益高和操作方便。
由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
PWM 直流调速系统拖动方案的确定主要根据生产机械对调速的要求来确定，它直接关系到系统的技术经济性能的优劣，是系统设计中至关重要的一环。
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大围平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
1.1.1 直流电机的选择与调速方法直流他励电动机：功率P e ＝4KW ，额定电流I e =17.5A ，磁极对数P=1，n e =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =2.34Ω,主电路总电阻R ＝7Ω，L ∑＝246.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，K s =40，机电时间常数T m =116.2ms ，滤波时间常数T on =T oi =0.00235s ，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值 10V U im =*，速度给定最大值 10V U n =*根据直流电机转速方程Φ-=e K IR U n 式中— 转速（r/min ）；— 电枢电压（V ）；— 电枢电流（A ）；— 电枢回路总电阻（W ）；— 励磁磁通（Wb ）；— 由电机结构决定的电动势常数。
从式子中可以看出有三种方法调节电动机的转速：1. 调节电枢供电电压 U ：改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。
对于要求在一定围无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。
a I 变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。
2. 减弱励磁磁通 F ：改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。
f I 变化时间遇到时间常数同a I 变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量较小。
3. 改变电枢回路电阻 R ：在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。