基于单片机26KW的直流电动机.docxVIP

摘要本文介绍的是用一台26KW的直流电动机，8051单片机构成的数字化直流调速系统。特点是用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件设备。最后进行软件编程、调试以及计算机仿真。实时控制结果表明，本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节，并具有结构简单，控制精度高，成本低，易推广等特点，而且各项性能指标优于模拟直流调速系统，从而能够实际的应用到生产生活中，满足现代化生产的需要。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。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面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛。关键词：单片机，双闭环，直流调速系统，数字方式目录摘要1引言4第1章 直流电机的发展及设计背景4第2章系统方案选择和总体结构设计52.1调速方案的选择52.1.1系统控制对象的确定52.1.2电动机供电方案的选择52.2总体结构设计62.2.1系统结构选择62.2.2系统的工作原理8第3章主电路设计与参数计算93.1整流变压器的设计93.1.1变压器二次侧电压U2的计算93.1.2 一次、二次相电流I1、I2的计算93.2晶闸管元件的选择103.2.1晶闸管的额定电压103.2.2晶闸管的额定电流103.3直流调速系统的保护113.3.1过电压保护113.3.2 电流保护133.3.3平波电抗器的计算143.4励磁电路元件的选择153.5主电路及保护电路原理图15第4章控制电路与单片机系统设计164.1 晶闸管触发控制电路设计164.1.1 晶闸管触发方法164.1.2 控制算法174.1.4 脉冲分配表184.2 单片机系统设计184.2.1 80C31单片机简介194.2.2 单片机系统基本结构194.2.3 电流测量和速度给定值输入204.2.4 速度测量204.2.5 晶闸管控制22第5章调节器的设计245.1 对象的数学模型245.2 电流调节器的设计及采样周期的选择255.2.1电流调节器的设计265.2.2电流环的稳定性分析275.3 转速调节器的设计及采样周期的选择275.3.1 速度调节器的设计28第6章控制系统软件设计316.1 系统主程序设计流程图316.2 数字PI调节器程序设计326.3 数字滤波器程序设计336.4 中断处理程序设计356.4.1 电流环中断服务程序的设计356.4.2 速度环中断服务程序的设计386.4.3 其它中断处理程序设计39第7章系统MATLAB仿真417.1 系统的建模与参数设置417.2 系统仿真结果的输出及结果分析42总结43参考文献46引 言本论文介绍的是用一台26KW的直流电动机，8051单片机构成的数字化直流调速系统。特点是用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件设备。最后进行软件编程、调试以及计算机仿真。实时控制结果表明，本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节，并具有结构简单，控制精度高，成本低，易推广等特点，而且各项性能指标优于模拟直流调速系统，从而能够实际的应用到生产生活中，满足现代化生产的需要。主要内容是系统的设计以及这个设计的总体结构。主电路的设计，和一系列的论证。有没有想到的地方请阅读的老师提出，我会在以后的学习工作中进一步的改进自己的想法和设计思路。第1章 直流电机的发展及设计背景在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。所以直流电机的控制是一门很实用的技术。直流电机，大体上可分为3类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。我认为设计一个直流电机调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名机电一体化专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。第2章系统方案选择和总体结构设计2.1调速方案的选择2.1.1系统控制对象的确定本次设计选用的电动机型号Z2-32型，额定功率1.1KW，额定电压