2023年直流调速单片机控制系统设计.doc

山 东 工 商 学 院 SHANDONG INSTITUTE OF BUSINESS AND TECHNOLOGY 课程设计 CURRICULUM DESIGN 论文〔设计〕题目 Title Of Thesis〔Design〕 直流调速单片机控制系统设计 分院〔系别〕 Department 信息与电子工程学院 专　　业 Specialty 电气工程及其自动化 班级 Class 　电气 083 论文〔设计〕作者 Author of Thesis〔Design〕 陈公胜 论文完成日期 Date 2023年12月 论文〔设计〕指导教师 Advisor 刘成印 本系统由单片微机控制局部、电机驱动局部和电源三局部组成。单片机控制局部以STM32F103V为核心，实现对电动机的转速、温度的检测与控制，以及对电动机的正转和反转的控制。采用桥式电路对电动机进行驱动，以实现电动机的大功率输出以及正转和反转的实现。 关键词：控制、电机、驱动、正转、反转 直流调速系统的现状及其开展趋势 直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。在20世纪上半叶的年代里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系统那么采用交流电机，这种分工在一段时期内已成为一种举世公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然早已问世，并已获得实际应用，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。由于直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格廉价、制造方便、维护容易，但是长期以来，直流调速系统一直占据垄断地位。当然，近年来，随着计算机技术、电力电子技术和控制技术的开展，交流调速系统开展快，在许多场合正逐渐取代直流调速系统。但是就目前来看，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式。在我国许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动场合，仍然广泛采用直流调速系统。而且，直流调速系统在理论和实践上都比拟成熟，从控制技术角度来看，它又是交流调速系统的根底。因此加强对直流调速系统的开展有利于更进一步开展交流调速系统，促进调速系统的进一步完善。 虽然直流调速系统有一定的缺乏，但它仍是交流调速系统的根底，因此在未来的开展中直流调速系统依旧是不能忽略的。 直流调速系统的组成与工作原理 1.闭环控制的直流调速系统： 直流调速系统用的可控电源由旋转变流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器组成。 2.无静差直流调速系统工作原理： ①当电流超过截止电流时，Ui高于稳压管VS的击穿电压，使晶体管VBT导通，那么PI调节器的输出电压Uc接近于零，电力电子变换器UPE的输出电压Ud急剧下降，到达限制电流的目的。 ②当电动机电流低于其截止值时，上述系统的PI调节器起比例积分作用。 3.转速、电流双闭环直流调速系统 组成：为实现转速和电流两种负反响分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般采用PI调节器。 工作原理：分别引入转速负反响和电流负反响，二者之间实行嵌套联接，把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外面，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 直流调速系统主电路设计与电路图 无静差直流调速系统原理图 双闭环直流调速系统的静特性 单片机控制系统设计与系统原理图 电源电路 电机驱动电路 单片机控制系统的印制幅员设计 布线 利用protel绘制根本控制电路图，对其进行布线，根据protel根本布线原那么布线，原那么如下： 〔1〕尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 　　(2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 　　(3)重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。 　　(4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。假设是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；假设是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。 　　(5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。 PCB印制幅员 结束语 经过几天的努力，课程设计终于做完了，在做设计的过程中，我发现了自己的缺乏之处很多，我也遇到了很多的难题，通过查找资料，询问同学，将这些问题解决。这也使我充分认识到团队合作的重要性，以及动手能力的重要性，这对于我以后的工作有很大的帮助。对于我在电机调速方面的理解也加深了许多。这次的课程设计，检验了我平时所学的知识，具有较好的意义。