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1、运动控制系统课程设计说明书题 目： 基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计 专业班级： 电气自动化 02班 学 号： 1004150213 姓 名： 孔令上 指导教师： 文小玲 王振 成 绩： 2013年6月21日至7月2日精选文档基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计Design of brushless DC motor control system on single-chip microcontroller学 生 姓 名: 孔令上 指 导 教 师: 文小玲 王振 精选文档课程设计量化评分标准指标分值评分要素得分设计完成情况30能独立查阅文献资料，提出并较好地论述课题的实施方案；设计方案
2、选择合理，分析、设计正确，原理清楚；独立进行设计工作，按期圆满完成规定的任务，设计结果达到预期效果，有实用价值。报告质量20报告结构严谨，逻辑严密，论述层次清晰，语言流畅，表达准确，重点突出，报告完全符合规范化要求。工作量、工作态度20工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。答辩成绩30思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；分析归纳合理，结论严谨；回答问题有理论根据，基本概念清楚。总 评 成 绩精选文档答辩记录答辩时间： 答辩地点： 精选文档摘 要电动机作为机电能量的转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活之中。传统的直流电动机均采用电刷, 以机
3、械方法进行换向, 存在着相对的机械摩擦, 由此带来了噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点, 制造成本高及维修困难等缺点,因而大大地限制了它的应用范围。永磁无刷直流电动机是近年随着电力电子器件及新型永磁材料发展而迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机，它具有以下特点: 1无刷直流电动机的转子采用高磁能积的稀土磁钢作为转子磁钢, 其转动惯量比鼠笼转子要小, 所以对于给定的转矩能够响应得更快, 控制特性更好。 2无刷直流电动机的效率比感应电动机高。因为在感应电机运行时, 转子上不会产生铜损和铁损。 3在相同容量下, 无刷直流电动机的体积相对要比感应电机小, 重量轻。 4无刷直流电机的噪音小。 5
4、无刷直流电机调速方便, 灵活, 范围广。 在分析无刷直流电动机（BLDCM）数学模型的基础之上，提出了一种新型的无刷直流电机控制系统建模仿真方法。在Matlab/Simulink环境之下，利用无刷电机关键词：无刷直流电动机；电刷；换向器；单片机精选文档AbstractMotor as electromechanical energy conversion devices, and their use has spread invarious fields of national economy and people in their daily life. Traditional DC mot
5、or brushes, mechanical method of commutation, there is a relatively mechanical friction, which bring about the fatal weakness of noise, sparks, radio interference, and short life, manufacturing high cost and maintenance difficulties and shortcomings. thus greatly limiting its scope of application. T
6、he permanent magnet brushless DC motor is rapidly maturing in recent years with the development of power electronic devices and new permanent magnetic materials up a new the mechatronics motor, it has the following characteristics: 1. The rotor of the brushless DC motor with high energy product rare
7、 earth magnet as the rotor magnet, the squirrel cage rotor inertia ratio is smaller, so for a given torque can respond faster to control features better. 2. The efficiency of the brushless DC motor is higher than the induction motor.Because the induction motor is running, the rotor does not produce
8、the copper loss and iron loss. 3. In the same capacity, the volume of the brushless DC motor is relatively better than the induction motor is small, light weight. 4. Brushless DC motor noise. 5 Brushless DC motor speed convenient, flexible, and a wide range Permanent magnet brushless DC motor contro
9、ller structure has many forms, the initial complex analogue to the recently digital microcontroller as the core, but the new motor control ASIC, brushless DC motor speed control device design a great convenience, integrated analog control chip controlling function, the protection function, stable pe
10、rformance, simple system composed of the peripheral circuits required, and strong anti-jamming capability, especially suitable for volume controller, the performance requirements higher occasions. Advantages of a dedicated control chip of course, but often are expensive. In the occasion of some cont
11、rol accuracy is not high, you need to be able to have a working stability, price and relatively low-cost controller. This design is based on market demand.精选文档IIKeywords: HCCI； Chemical Kinetics； Numerical Simulation；DME；精选文档目 录摘 要IAbstractI1设计任务和要求11.1 设计要求11.2 设计任务12系统组成原理12.1无刷电动机的基本结构12.2直流无刷电机的
12、换向原理12.3 单片机控制最小系统12.4光耦隔离电路12.5 滤波电路和限幅电路12.6 保护电路12.7 主电路设计12.8 总控制电路设计12.9系统原理框图13控制算法与系统软件设计13.1转速控制器结构参数设计13.2电流控制器结构参数设计13.3采样周期选择13.4控制算法和运算流程图13.4.1算法思路及初始化简述13.4.2运算流程图13.5系统软件设计13.5.1系统初始化程序模块13.5.2主程序模块13.5.3编码脉冲中断服务程序模块13.5.4速度环采样和调节控制模块13.5.5电流环采样和调节控制模块14仿真（实验）结果分析14.1 换向逻辑控制模块14.2 控制器
13、和控制电平转换及PWM发生环节设计14.3换相逻辑控制模块15总 结1参考文献1附录I系统原理图1精选文档1设计任务和要求1.1 设计要求 设计一个以AT89C51单片机为控制核心的无刷直流电机调速系统。系统包括速度设定、速度显示、速度测量、速度控制、正反转控制、声光报警等。主电路采用MOSFET三相逆变桥，换向电路可以采用电机专用芯片。已知无刷直流电动机额定数据为60W/24V，调速范围303000r/min，采用霍尔位置传感器。1.2 设计任务 本课题总的设计任务如下：（1）完成系统理论与仿真分析1）进行系统参数计算，完成转速、电流调节器的结构和参数设计；2）利用Matlab/Simuli
14、nk建立系统的仿真模型，对整个调速系统的动态性能（给定输入的跟随性能和负载与电网电压扰动下的抗扰性能）进行仿真分析。（2）完成系统电气原理图的设计（包括电路原理图设计、参数计算、元器件选型）1）主电路的设计；2）单片机控制电路的设计a. 单片机基本系统；b. A/D接口电路；c. 编码器脉冲输入接口电路；精选文档d. 开关量输入输出电路；e. 电压、电流采样电路； f电源电路；g. PWM控制输出通道及驱动电路；: ) A8 p- s0 T# : Wh给定输入通道（拨码开关、模拟旋钮和串行通信接口电路等）。 （3）PCB板的设计、制作与调试（根据时间选做） （4）控制算法设计 1）电流控制器结构和参数设计；
