基于單片機控制直流電機調速系統畢業設計論文

電子機電論文編號:JD042    字數:20764,頁數:69

 目錄

摘  要 2
第一章 緒論 7
1.1單片機控制調速系統發展現狀 7
1.2課題來源 7
第2章 系統方案選擇和總體結構設計 8
2.1調速方案的選擇 8
2.1.1系統控制對象的確定 8
2.1.2電動機供電方案的選擇 8
2.2總體結構設計 9
2.2.1系統結構選擇 9
2.2.2系統的工作原理 10
第3章 主電路設計與參數計算 11
3.1整流變壓器的設計 11
3.1.1變壓器二次側電壓U2的計算 11
3.1.2 一次、二次相電流I1、I2的計算 12
3.1.3變壓器容量的計算 12
3.2晶閘管元件的選擇 12
3.2.1晶閘管的額定電壓 12
3.2.2晶閘管的額定電流 13
3.3直流調速系統的保護 13
3.3.1過電壓保護 13
3.3.2 電流保護 15
3.3.3平波電抗器的計算 16
3.4勵磁電路元件的選擇 17
3.5主電路及保護電路原理圖 18
第4章 控制電路與單片機系統設計 19
4.1 晶閘管觸發控制電路設計 19
4.1.1 晶閘管觸發方法 19
4.1.2 控制算法 20
4.1.3 控制角的計算 20
4.1.4 脈沖分配表 21
4.2 單片機系統設計 21
4.2.1 80C51單片機簡介 22
4.2.2 單片機系統基本結構 22
4.2.3 電流測量和速度給定值輸入 22
4.2.4 速度測量 23
4.2.5 晶閘管控制 25
第5章 調節器的設計 27
5.1 對象的數學模型 27
5.2 電流調節器的設計及采樣周期的選擇 29
5.2.1電流調節器的設計 29
5.2.2電流環的穩定性分析 31
5.2.3電流環在階躍下的穩態誤差 32
5.2.4電流環采樣周期選擇 32
5.3 轉速調節器的設計及采樣周期的選擇 33
5.3.1一般設計方法 33
5.3.2 速度調節器的設計 34
第6章 控制系統軟件設計 41
6.1 系統主程序設計流程圖 41
6.2 數字PI調節器程序設計 42
6.3 數字濾波器程序設計 42
6.4 中斷處理程序設計 44
6.4.1 電流環中斷服務程序的設計 44
6.4.2 速度環中斷服務程序的設計 48
6.4.3 其它中斷處理程序設計 49
第7章 系統MATLAB仿真 50
7.1 系統的建模與參數設置 50
7.2 系統仿真結果的輸出及結果分析 51
結束語 52
謝辭 53
參考文獻 54
附錄 54

摘         要

近年來由于微型機的快速發展，國外交直流系統數字化已經達到實用階段。由于以微處理器為核心的數字控制系統硬件電路的標準化程度高，制作成本低，且不受器件溫度漂移的影響。其控制軟件能夠進行邏輯判斷和復雜運算，可以實現不同于一般線性調節的最優化、自適應、非線性、智能化等控制規律。所以微機數字控制系統在各個方面的性能都遠遠優于模擬控制系統且應用越來越廣泛。
本文介紹的是用一臺26KW的直流電動機，8051單片機構成的數字化直流調速系統。特點是用單片機取代模擬觸發器、電流調節器、速度調節器及邏輯切換等硬件設備。最后進行軟件編程、調試以及計算機仿真。實時控制結果表明，本數字化直流調速系統實現了電流和轉速雙閉環的恒速調節，并具有結構簡單，控制精度高，成本低，易推廣等特點，而且各項性能指標優于模擬直流調速系統，從而能夠實際的應用到生產生活中，滿足現代化生產的需要。

關鍵詞：單片機  雙閉環  直流調速系統  數字方式
ABSTRACT

As the fast development of microcomputer, AC/DC speed control system for digitization has reached the applied stage overseas. Since the hardware circuit of digital control system centered by microprocessor possesses the advantages that it has higher standardization and lower cost, and it doesn’t be influenced by temperature drift of devices. Furthermore, the control software of digital control system can carry through logical judgment and sophisticated operation, and it has the control laws of optimality, adaptive trait, nonlinear and intelligence, which are different from the ordinary linear adjustability. In every aspects the function of digital control system has exceeded analog control system and is being used widely.
Here is a digital DC speed control system composed by 26KW DC motor and 8051 single-chip computer, which has the characteristic that the analog trigger, current regulator, rotation regulator, logical handoff and other devices were replaced by single-chip computer; and finally put through the software programmer, testing and computer simulation. The result of real time control indicates that the digital DC speed control system realized the constant speed adjustability of the double closed-loop of electric current and rotate speed. This system also has the specialties such as simple structure, high control accuracy, low cost and easiness to be spread. In addition, its entire performance index is better than analog DC speed control system. As a result, the digital DC speed control system could be applied into production and ordinary life to satisfy the needs of modern manufacture.

Keywords: Single-chip computer；Double closed-loop ；DC speed control system；Digital model