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1、 沈阳化工大学本科毕业论文本科毕业论文题 目：直流电动机双闭环系统软件设计摘要近年来，自动化控制系统在各行业中得到了广泛的应用和发展，而直流调速系统作为电力拖动系统的主要方式之一，在现代化生产中起着十分重要的作用。随着微电子技术的不断发展，计算机在调速系统中的应用使控制系统得到简化，体积减小，可靠性提高，而且各种经典和智能算法也都分别在调速系统中得到了灵活的应用，以此来达到最优控制效果。以单片机为控制核心的数字直流调速系统有着许多优点：由于速度给定和测速采用了数字化，能够在很宽的范围内高精度测速，所以扩大了调速的范围，提高了测速控制系统的精度；由于硬件的高度集成化，所以使得零部件数量大大减少；
2、由于很多功能都是由软件实现的，使硬件得以简化，因此故障率小；单片机以数字信号工作，控制方法灵活便捷，抗干扰能力较强。本论文在直流调速系统理论研究的基础上，以 80C196KC 单片机为控制核心，对双闭环直流调速系统中的转速调节器采了用 PID 控制算法、电流调节器采用了 PI 算法，设计了一套全数字直流电机双闭环调速系统。并且介绍了直流电机调速系统的功能和特性，分析了双闭环 PID 控制的调速系统的数学模型，确定了电流环和转速环的比例和积分系数。此外，本次设计采用了数字式速度给定和数字式测速方法，大大提高了速度控制的精度。关键词关键词：直流电动机；调速；直流电动机；调速；PIDPID 控制；双
3、闭环控制；双闭环AbstractIn recent years, automation control system in all a wide range of applications and development, and dc speed control system as the main way of electric drive system in one of the modern production plays a very important role. With the development of the microelectronics, the use of t
4、he computer in speed regulation system simplified the system, reduces the volume，increases the reliability. The Optimum Control is achieved by the use of both classical methods and intelligent methods.The digital speed control system for DC motor, which use Chip Microcomputer(SCM) as its processor h
5、as many merits. The speed giving and speed measuring adopt digital method, the system can measure the speed accuracy within a wide range, which expand the speed control scope and enhances its precession; the hardware is highly integrated, the number of the parts is sharply minimized; as most functio
6、ns are carried out by software, Moreover, as SCM works with digital signal, its control is flexible and its ability to anti-interference is very high.The paper is based on the theory of DC speed regulation. In this paper， a 80C196KC SCM is used as the processor for the speed control system of DC mot
7、or. The kind of speed controller is PID and that of current controller is PI. It is also discussed in this paper how to analyze the math model of double- close- loop speed control system by analyzing the functions and characteristics of the speed controlling system for DC motor，and find out the prop
8、ortion and integral factors of the current and voltage loop. Moreover，the system adopted digital speed measuring method to enhance the accuracy of speed control. KeyKey wordswords：DC motor; Speed regulation; PID control; Double-closed-loop4目目 录录第一章 绪论.11.1 引言.11.2 课题的背景.21.3 课题研究的目的和实际意义.2第二章 直流调速系统
9、理论研究和方案确定.42.1 调速方案的选择.42.1.1 电动机型号的选择.42.1.2 直流调速系统的控制方法的选择.42.1.3 电动机供电方案的选择.52.2 调速系统的性能指标.52.2.1 调速系统的稳态指标.52.2.2 调速系统的动态性能指标.62.3 总体结构设计.72.3.1 系统结构选择.8第三章 数字直流电机调速系统的数字 PID 控制.103.1 PID 调节器的基本原理.103.2 PID 调节器的数字化设计.113.3 位置式 PID 算法.133.4 调速单元 PI 参数的整定.153.4.1 直流电动机的数学模型.153.4.2 转速、电流双闭环调速系统的分析
10、.173.4.3 比例、积分系数初值的确定.185第四章 主电路的设计与参数计算.194.1 变压器的设计.194.1.1 变压器二次侧电压 U2的计算.194.1.2 一次、二次侧相电流 I1、I2的计算.204.1.3 变压器容量的计算.204.2 晶闸管型号的选择.214.2.1 晶闸管的额定电压.214.2.2 晶闸管的额定电流.214.3 直流调速系统的保护.224.3.1 过电压保护和限制.22dtdu4.3.2 过电流保护和限制.24dtdi4.4 主电路及保护电路图.24第五章 数字直流调速系统的软件设计.265.1 采样周期 T 的选择.265.2 主程序的设计.265.3 数字测速的软件设计.285.4 显示模块的软件设计.315.5 触发脉冲的软件设计.31第六章 总结与展望.346.1 工作总结.346.2 研究展望.35致谢.36参考文献.36沈阳化工大学学士学位论文 第一章 绪论1第一章第一章 绪论绪论1.11.1 引言引言按照拖动的电动机的类型来划分，自动调速系统可以分为直流调速系统和交流调速系统两大类。由于直流电动机的电压、电流和磁通的耦合较弱，使直流电动机具有良好的运行性能和控制特性，能够在大范围内平滑调速，启动、制动性能良好，其在 20 世纪 70 年代以来一直在高精度，大调速范围的传
