直流电机调速课设报告
基于ATMEGA16的直流电机调速
1 设计题目
本次单片机原理与系统课程设计题目是基于ATMEGA16单片机的直流电机调速系统，基本要调节电机转速使之达到指定速度；主要使用了ATMEGA16三个定时器（计数器）分别用来定时，脉冲计数，PWM波产生。利用ATMEGA16自带的160位A/D转换采集电位器电压从而得到目标速度，用pid控制器调节输出pwm波占空比，调节直流电机的电枢电压，并用1602液晶显示器显示当前的速度和目标速度，实现负反馈电机调速。
2 设计目的
直流电机具有良好的启动性能和调速特性，对直流电机的调速在现实中有广泛的应用。这次课程设计也是对本学期学习的单片机原理，电机学，自动控制原理等知识的应用。
3 设计方案及原理
3.1 总体设计方案
本设计是基于ATMEGA16单片机的直流电机调速，通过采集电位器上的电压得到目标速度，通过定时器定时采集脉冲计数器采集的个数得到当前速度，然后通过pid控制器计算出需要输出的占空比，通过MEGA16的16位PWM发生器产生PWM 方波，输入到电机驱动模块，改变电机的电枢电压，从而控制电机的运行。
3.2 系统组成框图
本系统主要包括10位A/D转换，定时器，脉冲计数模块，PWM发生器，LCD 液晶显示模块，电机驱动模块等。系统组成框图如图1所示。
图1 系统组成框图
4 硬件设计
4.1 驱动电路
直流电机的驱动采用L298驱动芯片来驱动电机。L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器。
图2 l298驱动电路
4.2 LCD液晶显示设计
液晶显示模块：本系统设计的显示电路由液晶显示器LCD1602取代普通的数码管完成密码显示，并伴有提示信息，方便操作。液晶显示模块如图3所示。
图3 LCD液晶显示模块
4.3 速度给定（电位器位移传感器）
用A/D采集电位器电压的方式来判断电位器的位移量百分比。这样就可以随意调节电机转速的给定量，较键盘输入的给定方式，这样更方便调节给定速度，
也更容易实现。此模块如图4所示：
图4 速度给定模块
5 软件设计
这个系统是基于Atmel 公司的AVR MAGA16单片机实现的。ATmega16是8位AVR微控制器具有16KB系统可编程Flash的8位AVR微控制器，基于增强的AVR RISC结构的低功耗CMOS微控制器。系统集成两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器，一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器 /计数器，四通道PWM，8路 10 位ADC等模块，正好符合本次课程设计的要求。
5.1 液晶显示程序部分
对LCD1602进行初始化。并同步显示当前速度和目标速度。
5.2 定时模块初始化
采用T/C2定时器模块的CTC模式，产生基准定时时间，作为定时对脉冲数读取和定时更新PWM占空比的控制周期。
5.3 PWM发生模块
采用16位T/C1定时器模块的相位修正PWM模式。这是一种双斜波操作，其对称性十分适合于电机控制。
5.4 脉冲计数模块
采用T/C0计数器模块，通过设置T/C0控制寄存器，使得时钟由TO引脚引入，上升沿触发。
5.5 A/D模块
采用10位A/D转换来获取电位器的电压，从而求出其位移量，得到给定的目标速度。
5.6 PID控制模块
采用增量式PID控制方法。以实现电机能快速响应并能尽量结束静差。其实现代码为：
change=(Kp*(error0-error1)+Ki*error0+Kd*(error0-2*error1+error2)); speed_control=(speed_control+ change);
程序流程图如图5所示：
6 系统仿真及实际调试
此系统软件由IAR编译完成，然后在仿真软件proteus上进行仿真。当改变电位器的位移时，目标速度发生改变，在大约1s的调整时间后，速度达到稳定，静态误差在±1左右。仿真结果如图6所示。
图6 仿真电路图
7 总结
通过这次课程设计，我得到了一次用电子技术知识、单片机知识、C语言知识等知识的一次综合应用的机会，尤其对于软硬件的综合系统控制让我对电子世界的研究建立了浓厚的兴趣，同时我也对这些方面的知识有了更深的理解。本次课程设计我是独立完成，这使我们能锻炼自己各方面的能力，并在以后的生活中加以改善。在课程设计中碰到了很多的问题，感老师的精心指导，使我能够顺利地解决问题，少走了很多弯路，最终让系统趋于完善。同时，在后续的学习过程中我会继续努力争取解决上述问题。当然，通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足，在以后的学习中，我会不断的完善自我，让自己的水平更上一层楼。
参考文献
[1] 王思明,金敏.单片机原理及应用系统设计[M].:科学,2012.
[2]伟.单片机C语言程序设计实训100例[M].:电子工业,1996.
[3] 谭浩强.C程序设计[M].:清华大学,2004.
附录
程序清单：
/* Include I/O definition file */
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define lcd_rs PORTA_PORTA5
#define lcd_rw PORTA_PORTA6
#define lcd_en PORTA_PORTA7
uchar table0[16]="You Set is";
uchar table1[16]="Now Speed is"; uchar table2[16]="Course Design"; uchar table3[16]="Made by huqay";
uint i,count;
uchar bm_count;
uint adc_data;
float set_speed;
float speed_control;
struct { //电机pid
int error0;
int error1;
int error2;
float change;
float Kp,Kd,Ki;
}SpeedPid;
void delay(uint k)
{
unsigned int m,n;
for(m=0;m { for(n=0;n<114;n++); } } void write_(uchar ) { lcd_rs=0; PORTC=; delay(5); lcd_en=1; delay(5); lcd_en=0; } void write_data(uchar data) { lcd_rs=1; PORTC=data; delay(5); lcd_en=1; delay(5); lcd_en=0; } void lcd_init() { lcd_en=0; write_(0x38); write_(0x0c); write_(0x06); write_(0x01); } void lcd_write(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d,uchar e) { uchar num=0; if(e==1) { table0[12]=a+'0'; table0[13]=b+'0'; table0[14]=c+'0'; table0[15]=d+'0'; write_(0x80); for(num=0;num<16;num++) { write_data(table0[num]); delay(5); } }else { table1[12]=a+'0'; table1[13]=b+'0'; table1[14]=c+'0'; table1[15]=d+'0'; write_(0x80+0x40); for(num=0;num<16;num++) { write_data(table1[num]); delay(5); } } } void data_in(int data,uchar e) { uchar a,b,c,d; a=data/1000; b=(data/100)%10; c=(data/10)%10; d=data%10; lcd_write(a,b,c,d,e); } void first_lcd() { uchar num=0; for(num=0;num<16;num++) { write_data(table2[num]); delay(5); } write_(0x80+0x40); for(num=0;num<16;num++) { write_data(table3[num]); delay(5); } for(num=0;num<20;num++) { delay(100); } } void speed_pid() { SpeedPid.error2=SpeedPid.error1; SpeedPid.error1=SpeedPid.error0; SpeedPid.error0=(int)(set_speed-bm_count); SpeedPid.Kp=10.7; SpeedPid.Ki=0.95; SpeedPid.Kd=0; SpeedPid.change=(SpeedPid.Kp*(SpeedPid.error0-SpeedPid.error1)+SpeedPi d.Ki*SpeedPid.error0+SpeedPid.Kd*(SpeedPid.error0-2*SpeedPid.error1+Sp eedPid.error2)); speed_control=(speed_control+SpeedPid.change); if(speed_control<0) speed_control=0; if(speed_control>1023) speed_control=1023; } void port_init() { DDRA=0XFE; PORTA=0X00; DDRB=0XFE; PORTB=0X00; DDRC=0XFF; PORTC=0XFF; DDRD=0XFF; PORTD=0X00; } void adc_init() { ADMUX=0X40;// SFIOR=0X00;//连续转换 ADCSRA=0XEE;//单次转换 } void timer() { TCCR2=0X1D;//1024分频,ctc模式 TCNT0=0X00; OCR2=0XFF;//4ms定时 TIMSK=0X80;//比较中断打开 } void pwm_init() { TCCR1A=0X83; TCCR1B=0X03; } void counter_init() { TCCR0=0X07;//t0引脚引入，上升沿触发 TCNT0=0X00; TIMSK|=0X01; } void main() { port_init(); lcd_init(); adc_init(); timer(); pwm_init(); counter_init(); first_lcd(); SREG=0X80;//开全局中断 while(1) { ; } } #pragma vector = TIMER2_COMP_vect __interrupt void T2_CTC( void ) { count++; if(count>2) { count=0; bm_count=TCNT0; TCNT0=0; } speed_pid(); OCR1A=adc_data; data_in(bm_count,2); } #pragma vector = TIMER0_OVF_vect __interrupt void T0_OVF( void ) { TCNT0=0X00; } #pragma vector = ADC_vect __interrupt void ADC_get( void ) { adc_data=ADC; set_speed=((float)adc_data/1024)*100; data_in((uint)set_speed,1); ADCSRA_ADSC=1; } 《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月 前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。 三相桥式全控整流电路仿真实验 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机自144 学号：1400150191 学生姓名：杨青青 2017年5月12日 三相桥式全控整流电路仿真实验 一、实验目的 1.熟悉Matlab仿真软件和Simulink模块库; 2.掌握三相桥式全控整流电路的工作原理、工作情况和波形。 二、实验方法 1.启动MATLAB，建立一个simulink的仿真新文件； 2.从simulink的模块库中选择仿真所需要的元件，并按照实验图将它们连接起来； 3.设置实验参数，运行仿真并观察示波器显示的波形。 三、仿真电路 实验电路如下图所示： 四、参数设置 （1）电源参数设置：电源设置为220V，频率为50Hz； （2）负载参数设置：负载选为RL负载，电阻设为100欧，电感为0，电容为无穷大inf；（3）6-脉冲发生器：频率为50Hz，脉冲宽度取10°，“alpha_deg”是移相控制角输入端，单位为度。该输入端可与“常数”模块相连，也可与控制系统中的控制器输出端相连，从而对触发脉冲进行移相控制。 参数设置分别如下图所示： 1）电源参数设置： 2)负载参数设置： 3)6-脉冲发生器： 4）晶闸管参数设置： 五、实验结果记录及波形 1.三相桥式全控整流电路电阻负载 （1）电阻负载ɑ=30° （2）电阻负载ɑ=60° （3）电阻负载ɑ=90° 结果分析：有上图的仿真结果分析可得ɑ=30°时 2.三相桥式全控整流电路阻感负载电阻和电感的设置如下图所示 （1）阻感负载ɑ=30° （2）阻感负载ɑ=60° （3）阻感负载ɑ=90° 小结 通过这一次的仿真实验的学习，我了解了matlab的simulink的基本仿真方法，大概的了解了simulink的元件库的模块，以及元件的参数设置。虽然在实际操作中，存在着对软件不熟悉，无法调整设置实验元件等情况，但我同样认识到了matlab对我们学习的便利性和其功能的强大性，今后应该好好学习该软件，多多进行实验仿真，对所学的知识进行验证和巩固，两者相互促进，才能取得更好的学习效果。 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：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；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。 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。 （5）*测量并在LED显示器上显示电动机转速（rpm）. （6）实现数字PID调速功能。 主要技术指标 (1）参考L298说明书，在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波，定时时间建议为250us。 (3）编写键盘控制程序，实现转向控制，并通过调整PWM波占空比，实现调速； (4）参考Protuse仿真效果图：图（1） 图（1） 2 设计过程 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上，运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性，使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。 本设计以控制驱动电路L298为核心，L298是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。 本设计以AT89C52单片机为核心，如下图（2），AT89C52是一个低电压，高性能 8位，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（），器件采用的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 图（2） 对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性：闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差（额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比）要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范 综合设计报告 单位：自动化学院 学生姓名： 专业：测控技术与仪器 班级：0820801 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2011 年12 月 重庆邮电大学自动化学院制 一、题目 直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求 设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理； 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入； 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等； 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机； 四、设计 1. 确定总体方案； 2. 画出系统结构图； 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路； 4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信； 5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告； 直流电机调速与控制 摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于51内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制，其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入，系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字：直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理 本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路；软件方面采用基于C语言的编程语言，能实现系统与上位机的通信，并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态，如开启、停止、正反转等。 单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器，该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令，同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等， 实验一三相交流调压电路实验 一、实验目的 (1)了解三相交流调压触发电路的工作原理。 (2)加深理解三相交流调压电路的工作原理。 (3)了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。 二、实验所需挂件及附件 交流调压器应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。实验装置中使用双窄脉冲。实验线路如图3-23所示。图中晶闸管均在DJK02上，用其正桥，将D42三相可调电阻接成三相负载，其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。 图3-23三相交流调压实验线路图 四、实验内容 (1)三相交流调压器触发电路的调试。 (2)三相交流调压电路带电阻性负载。 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握三相交流调压的工作原理。 (2)如何使三相可控整流的触发电路用于三相交流调压电路。 六、实验方法 (1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试 ①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。 ②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 ③用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。 ④观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致。 ⑤将DJK06上的“给定”输出U g直接与DJK02-1上的移相控制电压U ct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即U ct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=180°。 ⑥适当增加给定U g的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。 ⑦用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端。 ⑧将DJK02-1面板上的U lf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。 (2)三相交流调压器带电阻性负载 使用正桥晶闸管VT1～VT6，按图3-23连成三相交流调压主电路，其触发脉冲己通过内部连线接好，只要将正桥脉冲的6个开关拨至“接通”，“U lf”端接地即可。接上三相平衡电阻负载(1800Ω)，接通电源，用示波器观察并记录α=30°、60°、90°、120°、150°及180°时的输出电压波形，并记录相应的输出电压有效值，填入下表: 七、实验报告 (1)整理并画出实验中记录的波形，作不同负载时的U=f(α)的曲线。 (2)讨论、分析实验中出现的各种问题。 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：强 学号：U201311856 班级：电气1303 指导老师：徐伟 课程评分： 日期：2016-07-10 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=0.01 V*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。在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。 直流双闭环调速系统的结构图如图2-2所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置。其中脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。 直流PWM控制系统是直流脉宽调制式调速控制系统的简称，与晶闸管直流调速系统的区 . University of South China 电气传动技术 实验报告1 实验名称直流电动机闭环调速实验 学院名称电气工程学院 指导教师 班级电力 学号 学生姓名 文档Word . 一预习报告 目的：1了解并掌握典型环节模拟电路构成方法。 2 熟悉各典型线性环节阶跃响应曲线。 3 了解参数变化对典型环节动态性能影响。内容： 1比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型 2电流环调速系统的仿真模型 3转速环调速系统的仿真模型 文档Word . 二实验报告 直流电动机：额定电压U=220N,额定电流I=55A,额定转速 dNN n=1000r/min,电动机电动势系数C=0.192V·min/r。假定晶闸管整流eN装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks=44,滞后的时间常数 T=0.00167s。电枢回路总电阻R=1.0Ω,电枢回路电磁时间常数 s T=0.00167s,电力拖动系统机电时间常数T=0.075s。转速反馈系数ml*U。对应额定转速时的给定电压·α=0.01Vmin/r=10V。双闭环调速系统中Ks=40,T=0.0017s，T=0.18s，T=0.03s，T=0.002s,T=0.01s,R=0onlmsoi Ω,C=0.132V·min/r，α=0.00666V·min/r,β=0.05V·min/r。e一比例积分控制的无静差直流调速系统中PI调节器的值为： K=0.56，1/τ=11.34 P 文档Word . 无静差调速系统输出（Scope图像1） 输出波形比例部分（Scope1图像2） 对比图1和图2可以发现，只应用比例控制的话，系统响应速度快，但是静差率大，而添加积分环节后，系统既保留了比例环节的快速响应性，又具有了积分环节的无静差调速特性，使调速系统稳定性相对更高，动态响应速度也快。 文档Word . 电力电子技术综合实验 实验报告 实验名称：直流电机调速实验 院系：电气与电子工程学院 组员：哈哈哈电气150* 115118**** 哈哈哈电气150* 115118**** 指导教师：赵国鹏 成绩： 日期：2019年1月11日 一、实验目的 1、熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。 2、熟悉H型PWM变换器的控制原理与特点。 3、学习PSIM仿真软件，能够通过该软件进行电力电子仿真。 4、通过仿真及实验学习直流电机双闭环调速系统。 二、实验内容 1、复习直流-直流变流电路中桥式可逆斩波电路和直流电机工作原理 2、通过PSIM仿真软件实现桥式可逆斩波电路带直流电动机仿真 3、开环直流电机调速系统实验 4、学习直流电机双闭环调速基本理论 5、通过PSIM仿真软件实现直流电机双闭环调速仿真 6、双闭环直流电机调速实验 三、实验设备及仪器 MCL系列教学实验台主控制屏、NMCL-22实验箱、直流电动机M03及测速发电机、双踪示波器、万用表 四、实验过程及结果 1、复习DC/DC变流电路中桥式可逆斩波电路和直流电机工作原理（1）DC/DC变流电路中桥式可逆斩波电路 逆变电路如图所示，采用IGBT 开关管作为开关器件，负载为电感性， 对晶体管的控制按如下程序进行：在 正半周期时让晶闸管VT1保持导通 而让晶闸管VT4交替通断。两管同 时导通时，负载两端所加电压为直流 电源电压ud，电动机工作于第1象 Figure 1 H桥电路图 限；当VT1导通VT4关断时，直到 使VT4再一次导通之前由VD3续流。若负载电流衰减较快则在VT4再一次导通之前负载电压为零。这样负载上的输出电压就可以得到零和+ud 两种电平。同样在负半周让晶体管VT2保持导通，当VT3导通时负载被加上负电压-ud ，电动机工作于第3象限；当VT3关断时VD4续流，负载电压为零，负载电压可以得到-ud 和零两种电平。这样在一个周期内逆变器输出的PWM 波形就由±ud 和零三种电平组成。二极管用于逆变电路的续流。 （2）直流电机工作原理 如图所示，接入直流电源以后，电刷 A 为正极性，电刷 B 为负极性。电流从正 电刷A 经线圈ab 、cd ，到负电刷B 流出。 根据电磁力定律，在载流导体与磁力线垂 直的条件下，线圈每一个有效边将受到一 电磁力的作用。电磁力的方向可用左手定 则判断，伸开左手，掌心向着N 极，4指 指向电流的方向，与4指垂直的拇指方向 就是电磁力的方向。在图示瞬间，导线ab 与dc 中所受的电磁力为逆时针方向，在这个电磁力的作用下，转子将逆时针旋转．即图中S 的方向。 随着转子的转动，线圈边位置互换，这时要使转子连续转动．则应使线圈边中的电流方向也加以改变．要进行换向。由于换向器与静止电刷的相互配合作用，线圈不论转到何处，B 刷h 始终与运动到N 极下的线圈边相接触，而电极A 始终与运动到S 极下的线圈边相接触．这就保证了电流总是经电刷经N 极下导体流入，再沿S 极导体经电刷B 流出。因而电磁力和电磁转矩的方向始终保持不变，使电机沿逆时针方向连续转动。 Figure 2 直流电机工作原理图 一、总体设计概述 本设计基于8051单片机为主控芯片，霍尔元件为测速元件， L298N为直流伺服电机的驱动芯片，利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度，同时可通过矩 阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作，并由LCD显示速度的变化值。 二、直流电机调速原理 根据直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和它励两种类型，其机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速，总满足下式： 式中U——电压； Ra——励磁绕组本身的内阻； ——每极磁通（wb ）; Ce——电势常数； Ct——转矩常数。 由上式可知，直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。 电枢控制法在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低，平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，而且转速越慢，能耗越大。随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制法。如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；脉宽调制（PWM）调压等。调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点，在工业生产中广泛使用，其中PWM应用更广泛。脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电． 压的大小，从而控制电动机的转速，因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如 果电机始终接通电源是，电机转速最大为Vmax，占空比为D=t1/t，则电机的平均转速：Vd=Vmax*D，可见只要改变占空比D，就可以调整电机的速度。平均转 速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。 三、系统硬件设计 直流电机调速方案及优缺点 1、电枢回路串联电阻调速 可在电源电压不变的情况下，改变电枢回路中的电阻，达到调速的目的。调速的机械特性如下图所示。当电枢回路中串联的电阻越大，直线的倾斜率越小。 电枢回路串联电阻调速优缺点 1、 由于电阻智能分段调节，因此调速的平滑性比较差。 2、 低速时，调速电阻上有较大电流，损耗大，电机效率低。 3、 轻载时调速范围比较小。 4、 串入电阻阻值越大，机械特性越软，稳定越差。 2、降低电源电压调速 根据直流电动机机械特性方程式可以知道，改变电额定电压，因此电枢电压只能在额定电压一下进行调节。 N T Tn n T 降低电源电压调速的优点 1、电压便于平滑性调节，调速平滑性好，可实现无级调速。 2、调速前后机械斜率不变，机械特性硬度高，稳定性好，调速范围广。 3、调速是损耗小，调速经济性好。 4、改变励磁磁通道调速 根据机械特性方程可以知道，当u为恒定时，调节励磁磁通，也可以实现电动机转速的目的。额定运行的电动机，其磁通已基本饱和，因此改变磁通只能从额定值往下掉。 Tn T 改变励磁磁通道调速的优点 1、调节平滑，可实现无级调速。 2、励磁电流小，能量损耗小，调节前后电动机的效率不变，经济性好。 3、机械特性较硬，转速稳定。 4、本次我们用的是pwm即脉冲宽度调节。 它主要是通过改变输出方波的占空比，使得负载上的平均接通时间从0-100％变化，以达到调整负载速度的目的。脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。图2-3a所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图2-3中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。 《运动控制系统》课程设计指导书 一、课程设计的主要任务 （一）系统各环节选型 1、主回路方案确定。 2、控制回路选择：给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器锁零电路、电流、电压检测环节、同步变压器接线方式（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。 （二）主要电气设备的计算和选择 1、整流变压器计算：变压器原副方电压、电流、容量以及联接组别选择。 2、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。 3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。 4、平波电抗器选择计算。 （三）系统参数计算 1、电流调节器ACR 中i i R C 、 计算。 2、转速调节器ASR 中n n R C 、 计算。 3、动态性能指标计算。 （四）画出双闭环调速系统电气原理图。 使用A1或A2图纸，并画出动态框图和波德图（在设计说明书中）。 二、基本要求 1、使学生进一步熟悉和掌握单、双闭环直流调速系统工作原理，了解工程设计的基本方法和步骤。 2、熟练掌握主电路结构选择方法，主电路元器件的选型计算方法。 3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其整定计算。 4、掌握触发电路的选型、设计方法。 5、掌握同步电压相位的选择方法。 6、掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。 7、掌握电气系统线路图绘制方法。 8、掌握撰写课程设计报告的方法。 三、 课程设计原始数据 有以下四个设计课题可供选用： A 组： 直流他励电动机：功率P e ＝1.1KW ，额定电流I e =6.7A ，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 =58.4，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 =* B 组： 直流他励电动机：功率P e ＝22KW ，额定电压U e =220V ，额定电流I e =116A,磁极对 数P=2，n e =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =0.112Ω,主电路总电阻R ＝ 0.32Ω，L ∑＝37.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数 C e =0.138 Vmin ／r ，K s =22，电磁时间常数T L =0.116ms ，机电时间常数T m =0.157ms ， 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 =* C 组： 直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.0015Ω,主电路总电阻R ＝0.036Ω，Ks=41.5，电磁时间常数TL=0.0734ms ，机电时间常数 运动控制系统专题实验 实 验 报 告 2016年5月 6.1双闭环三相异步电机调压调速系统 一．实验目的 （1）熟悉晶闸管相位控制交流调压调速系统的组成与工作原理。 （2）熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的基本原理。 （3）掌握绕线式异步电机转子串电阻时在调节定子电压调速时的机械特性。（4）掌握交流调压调速系统的静特性和动态特性。 熟悉交流调压系统中电流环和转速环的作用。 二．实验内容 （1）测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。 （2）测定双闭环交流调压调速系统的静特性。 （3）测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。 三．实验设备 （1）电源控制屏（NMCL-32）; （2）低压控制电路及仪表（NMCL-31）; （3）触发电路和晶闸管主回路（NMCL-33）； （4）可调电阻（NMCL-03）; （5）直流调速控制单元(NMCL-18)； （6）电机导轨及测速发电机（或光电编码器)； （7）直流发电机M03； （8）三相绕线式异步电机； （9）双踪示波器； （10）万用表。 四．实验原理 1.系统原理 双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器（TVC）及三相绕线式异步电动机M（转子回路串电阻）。控制系统由零速封锁器（DZS）、电流调节器(ACR)、速度调节器(ASR)、电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器（AP1）等组成。其系统原理图如图6-1所示。 整个调速系统采用了速度、电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下，电流环对电网波动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。 异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。 2.三相异步电机的调速方法 交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型。 转差功率消耗型：异步电机采用调压、变电阻等调速方式，转速越低时，转差功率的消耗越大，效率越低。 转差功率馈送型:控制绕线转子异步电机的转子电压，利用其转差功率可实现调节转速的目的，这种调节方式具有良好的调速性能和效率，如串级调速。 转差功率不变型：这种方法转差功率很小，而且不随转速变化，效率较高，列如磁极对数调速、变频调速等。 如何处理转差功率在很大程度上影响着电机调速系统的效率。 五．实验方法 双闭环交流调压调速系统主回路和控制回路如图连接，NMCL-32的“三相交流 电源”开关拨向“交流调速”。给定电位器RP1和RP2左旋到最大位置，可调电阻NMCL-03左旋到最大位置。注意：图中主回路中接入的是交流电流表和交流电压表。 VT 3 VT 1 VT 6 VT 4 VT 5 VT 2 A 交流电流表，量程为1A 图2-1 双闭环交流调压调速系统主回路G 直流电机 励磁电源 R G 直流发电机M03V TG 定子 转子NMEL-09的线绕电机起动电阻 设计任务书 一．题目： 4kw 以下直流电动机不可逆调速系统设计 二．基本参数： 三．设计性能要求： 调速范围D=10静差率s < 10%制动迅速平稳 四．设计任务： 五．参考资料： 1. 设计合适的控制方案。 2. 画出电路原理图，最好用计算机画图（号图纸） 3. 计算各主要元件的参数，并正确选择元器件。 4. 写出设计说明书，要求字迹工整，原理叙述正确。 5. 列出元件明细表附在说明书的后面。 直流电动机：额定功率 Pn=1.1kW 额定电压 Un=110V 额定电流 In=13A 转速 Nn=1500r/min 电枢电阻 Ra=1Q 极数 2p=2 励磁电压 Uex=110V 电流 Iex=0.8A 电动机作为一种有利工具，在日常生活中得到了广泛的应用。而直流电动机具有很好的启动，制动性能，所以在一些可控电力拖动场所大部分都米用直流电动机。 而在直流电动机中，带电压截止负反馈直流调速系统应用也最为广泛, 其广泛应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制。 他通常采用三相全桥整流电路对电机进行供电，从而控制电动机的转速, 传统的控制系统采用模拟元件，比如：晶闸管、各种线性运算电路的等。 虽在一定程度上满足了生产要求，但是元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂，通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特征也随着变化，所以系统的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。直流调速系统是由功率晶闸管、移相控制电路、转速电路、双闭环调速系统电路、积分电路、电流反馈电路、以及缺相和过流保护电路。通常指人为的或自动的改变电动机的转速，以满足工作机械的要求。机械特性上通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机的机械特性和工作特性的机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化 由于本人和能力有限，错误或不当之处再所难免，期望批评和指正 直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机调速系统最早采用恒定直流电压给直流电动机供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行、设备制造方便、价格低廉；但缺点是效率低、机械特性软，不能得到较宽和平滑的调速性能。该法只适用在一些小功率且调速范围要求不大的场合。30年代末期，发电机-电动机系统的出现才使调速性能优异的直流电动机得到广泛应用。这种控制方法可获得较宽的调速范围、较小的转速变化率和平滑的调速性能。但此方法的主要缺点是系统重量大、占地多、效率低及维修困难。近年来，随着电力电子技术的迅速发展，由晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统已取代了发电机-电动机调速系统，它的调速性能也远远地超过了发电机-电动机调速系统。特别是大规模集成电路技术以及计算机技术的飞速发展，使直流电动机调速系统的精度、动态性能、可靠性有了更大的提高。电力电子技术中IGBT等大功率器件的发展正在取代晶闸管，出现了性能更好的直流调速系统。 直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为 (1) 式中 Ua——电枢供电电压（V）； Ia ——电枢电流（A）； Ф——励磁磁通（Wb）； Ra——电枢回路总电阻（Ω）； CE——电势系数，，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。 由式1可以看出，式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：(1)改变电枢回路总电阻Ra；；(2)改变电枢供电电压Ua；(3)改变励磁磁通Ф。 1. 改变电枢回路电阻调速 各种直流电动机都可以通过改变电枢回路电阻来调速，如图1(a)所示。此时转速特性公式为 (2) 式中Rw为电枢回路中的外接电阻（Ω）。 图1(a) 改变电枢电阻调速电路图1(b) 改变电枢电阻调速时的机械特性 当负载一定时，随着串入的外接电阻Rw的增大，电枢回路总电阻R=(Ra+Rw)增大，电动机转速就降低。其机械特性如图1(b)所示。Rw的改变可用接触器或主令开关切换来实现。 这种调速方法为有级调速，调速比一般约为2：1左右，转速变化率大，轻载下很难得到低速，效率低，故现在已极少采用。 2. 改变电枢电压调速 连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。 一.实验原理 直流电机在应用中有多种控制方式，在直流电机的调速控制系统中，主要采用电枢电压控制电机的转速与方向。 功率放大器是电机调速系统中的重要部件，它的性能及价格对系统都有重要的影响。过去的功率放大器是采用磁放大器、交磁放大机或可控硅<晶闸管）。现在基本上采用晶体管功率放大器。PWM功率放大器与线性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流电机的静摩擦等优点。 PWM调制与晶体管功率放大器的工作原理： 1．PWM的工作原理 图1-1PWM的控制电路 上图所示为SG3525为核心的控制电路，SG3525是美国Silicon General公司生产的专用。 PWM控制集成芯片，其内部电路结构及各引脚如图1-2所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相互错开180度、占空比可调的矩形波<即PWM信号）。它适用于各开关电源、斩波器的控制。 2.功放电路 直流电机PWM输出的信号一般比较小，不能直接去驱动直流电机，它必须经过功放后再接到直流电机的两端。该实验装置中采用直流15V的直流电压功放电路驱动。 3.反馈接口 在直流电机控制系统中，在直流电机的轴上贴有一块小磁钢，电机转动带动磁钢转动。磁钢的下面中有一个霍尔元件，当磁钢转到时霍尔元件感应输出。 4．直流电机控制系统如图1-3所示，由霍耳传感器将电机的速度转换成电信号，经数据采集卡变换成数字量后送到计算机与给定值比较，所得的差值按照一定的规律<通常为PID）运算，然后经数据采集卡输出控制量，供执行器来控制电机的转速和方向。 图1-2 SG3525内部结构 图1-3 直流电机控制系统 5.PID原理 过程控制的基本概念 过程控制――对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。 1.模拟控制系统 图1-4 基本模拟反馈控制回路 被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。 控制规律用对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。 2.微机过程控制系统 实验一锯齿波同步移相触发电路实验 一、实验目的 (1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。 三、实验线路及原理 锯齿波同步移相触发电路的原理图如图1-11所示。锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见1-3节和电力电子技术教材中的相关内容。 四、实验内容 (1)锯齿波同步移相触发电路的调试。 (2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。 五、预习要求 (1)阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相 触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。 六、思考题 (1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点? (2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关? (3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大? 七、实验方法 (1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 ①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。 ②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。 ③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。 ④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。 (2)调节触发脉冲的移相范围 目录 1 1引言 (1) 2设计任务及要求 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计要求 (2) 3 本课程设计的意义 (2) 4使用软件介绍 (3) 4.1Proteus仿软真件的介绍 (3) 4.2 Keil软件 (3) 5电路使用元件的介绍 (4) 5.1关于AT89C51单片机的简介 (4) 5.2关于DS18B20温度传感器的简介 (4) 5.3关于L298电机驱动芯片的简介 (4) 5.4关于LM016液晶模块的简介 (5) 6部分硬件的工作原理 (5) 6.1直流电动机的工作原理 (5) 6.2转速的测量原理 (6) 6.3直流电动机的转速控制系统的工作原理 (6) 7直流电动机的转速控制系统软件设计 (7) 7.1编程思路 (7) 7.2系统流程图 (7) 8仿真程序（C语言） (10) 9结束语 (16) 1 1引言 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。据资料统计，现在有的90%以上的动力源自于电动机，电动机和人们的生活 息息相关，密不可分。随着现代化步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电动机控制向更复杂的控制发展。 近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段由于以微处理器为核心的数字控制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，且单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等优点，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱之一。其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。所以微机数字控制系统在各个方而的性能都远远优于模拟控制系统且使用越来越广泛。 现在市场上通用的电机控制器大多采用单片机和DSP。但是以前单片机的处理能力有限，对采用复杂的反馈控制的系统，由于需要处理的数据量大，实时性和精度要求高，往往不能满足设计要求。近年来出现了各种单片机，其性能得到了很大提高，价格却比DSP低很多。其相关的软件和开发工具越来越多，功能也越来越强，但价格却在不断降低。现在，越来越多的厂家开始采用单片机来提高产品性价比。 2设计任务及要求 2.1设计目的 设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于45C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于10C时电动机加速反转，温度小于0C时电动机全速反转。温度回到10C-45C时电动机停止转动。在液晶显示屏1602LCD上显示当前的温度值。 2.2设计要求 一、设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于45C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于10C时电动机加速反转，温度小于0C 时电动机全速反转。温度回到10C-45C时电动机停止转动。在液晶显示屏1602LCD 上显示当前的温度值。 二、画出基于温度的电动机转速控制电路的电路图； 三、所设计的电路需要在仿真软件Protues v7.5上能够运行，课程设计报告的最后必须附有在仿真软件Protues v7.5下设计的电路图和控制程序清单。 3 本课程设计的意义 直流电动机作为一种高效率速度控制电动机引人注目、但市场的知名度还小直流电动机调速课程设计
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