毕业设计_数字空控制PWM双闭环直流调速系统设计.docVIP

数字空控制PWM双闭环直流调速系统设计目录 摘要 2 设计任务 3 系统的总体方案 3 单元电路的设计 4 4.1电动机主电路设计 4 4.2ACR模拟电流调节器（PID）具体设计 4 4.3ASR数字调节器（PID）的具体设计 7 4.4单片机及其接口电路的设计 9 4.4.1 89C52简介 9 4.4.2 8279键盘及其显示电路 9 4.4.3 89C52单片机产生PWM 14 4.4.4 AD/DA设计 15 4.5电源电路的设计 17 系统的运行过程简介 19 设计心得 20 参考文献 21 摘要 当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。本文主要研究基于数字控制的PWM双闭环直流调速系统，它主要由三部分组成，包括控制部分（89C52）、栓闭环、直流电动机。长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方法简单、易于大范围内平滑调速、控制性能好等特点，在传动领域占有统治地位。 微机技术的快速发展，在控制领域得到广泛应用。本文对基于微机控制的闭环可逆直流PWM调速系统进行了研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了闭环直流PWM调速系统的数学模型，用微机硬件和软件编程实现电动机的准确控制，试图通过单片机来实现对电动机的控制，从而实现电气自动化，本文主要以89C52单片机为基础研究，实现键盘输入、数码管显示、PWM生成等多种功能，还可以实现对码盘测速、DA的处理，通过一些外电路，实现对电动机的控制。 关键词：直流调速，数字控制，PWM, 双闭环，89C52单片机，8279键盘显示 设计任务 设计目的：实现数字控制PWM双闭环直流调速 设计的主要电路：电动机运行主电路、双闭环控制器、89C52单片机最小系统及PWM产生电路、8279键盘及其显示电路、测速及其报警电路、AD/DA转换电路。 参数计算：电路中的电阻、电容的数值，电流调节器ACR中Ki和Ci的确定。 设计要求： 直流电动机的基本数据如下： 系统设计的总体方案： 以电动机运行主电路为基础，通过控制PWM的占空比实现电动机正转、翻转、速度的控制。双闭环包括电流环和转速环，通过不断的检测电流和转速，然后进行与给定值比较，实现对电动机的控制。单片机作为系统的控制核心，主要是对采集AD反馈过来的信息，还有就是码盘输入的信息以及按键的信息。然后，做出相应的应答。本设计主要是对89C52单片机的设计，双闭环的设计，电动机主电路的设计。 三、单元电路的设计： 电动机的主电路的设计： 图一 电动机运行主电路 此电路为三相桥式不可控整流电路，输入为三相交流AC1，AC2,AC3。通过桥式整流，转化为直流电，电路中的平波电抗器和电容主要起滤波作用以及电机在最低负载（Id=Idim）下也能工作在连续段机械特性上。G1、G2、G3、G4为IGBT开关器件，通过对其的控制，实现对电动机的调速控制，而本设计中主要是用PWM实现对其的控制。其中，D7~D10四个二极管为续流二极管，其作用为防止负载电流突变，起到平滑电流以及续流的作用。 设计中选的IGBT管的型号是SGH80N60UFD,它的参数如下： 管子类型：NMOS场效应管 极限电压Vm：600V；极限电流Im：80 A；耗散功率P：195 W ；额定电压U：220V；额定电流I：45A ACR模拟电流调节器（PID）具体设计： 模拟调节器的控制规律： u(t)为调节器输出，e(t)为调节器误差输入，KP为调节器比例增 为调节器的积分时间常数，为微分时间常数。本设计只用PI调节器就能满足要求。 A）电流环参数计算 确定时间常数： 1）整流装置之后时间常数Ts，通过查表可得：Ts=0.0017s； 选择调节器的结构： 计算电流调节器参数： ： 校验近似条件： 满足近似调节。 满足设计要求。 B)电流调节器设计电路图如下： 图二 电流环调节器 3、ASR数字调节器（PID）的具体设计： PI调节器是电力拖动自动控制系统中最常用的一种控制器，在微机数字控制系统中，当采样频率足够高时，可以先按模拟系统的设计方法设计调节器，然后再离散化，就可以得到数字控制器的算法，这就是模拟调节器的数字化。 PI调节器时域表达式： 其中 Kp= Kpi 为比例系数 ，KI =为积分系数 将上式离散化成差分方程，其第 k 拍输出为： （*） 式中 Tsam为采样周期 数字PI调节器有位置式和增量式两种算法： 位置式算法——即