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1、 . . . 目 录摘要3前言4第一章 系统硬件电路的设计51.1 系统方案选择与总体设计51.2 系统控制对象的确定51.3 双闭环直流调速系统电路原理61.4 双闭环直流调速系统动态数学模型61.5 数字控制双闭环直流调速系统方框图71.6 数字式双闭环直流调速系统硬件结构图81.7 8051单片机简介91.8 系统各单元方案选择 102.1 主电路设计与参数计算101.2.1 整流变压器的计算与设计101.2.2 开关器件IGBT参数计算与选择111.2.3 电阻电容的选择111.2.4 整流功率二极管的选择111.2.5 平波电抗器的选择与计算111.2.6 快速熔断器的选择与计算11
2、第三节 调节器的选择与计算121.3.1 确定电流调节器时间常数121.3.2 电流调节器结构的选择121.3.3 电流调节器参数计算131.3.4 确定转速调节器时间常数131.3.5 转速调节器结构的选择131.3.6 转速调节器参数计算14第四节 PWM信号发生电计141.4.1 PWM的基本原理141.4.2 PWM信号发生电路设计151.4.3 PWM发生电路主要芯片工作原理16第五节 功率驱动模块与光耦隔离设计171.5.1 功率驱动模块171.5.2 光电耦合隔离18第六节 A/D转换与芯片选择191.6.1 芯片ADC0809介绍191.6.2 ADC0809引脚与其功能表19
3、第七节 测速环节设计201.7.1 旋转编码器的原理与选择201.7.2 M法测速的实现21第八节 键盘显示单元21第二章 系统软件程序的设计22第一节 主程序设计23第二节 PI控制子程序设计24第三节 M法数字测速程序26第四节 故障保护程序设计28第二章 系统MATLAB仿真32第一节 系统建模与参数设置323.1.1 直流电机的数学模型323.1.2 转速电流双闭环调速系统的数学模型323.1.3 建立仿真模型33第二节 仿真结果33结论35结束语36参考文献37摘要本文实现了转速电流双闭环直流调速系统的设计，实验结果可以准确直观的观察转速-电流双闭环调速系统的启动过程，可方便的设计各
4、种不同的调节器参数与控制策略并分析其多系统性能的影响，取得了很好的效果。但怎样处理好转速控制和电流控制之间的关系呢？经过反复研究和实践，终于发现，如果在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，两者之间实行串联连接，即以转速调节器的输出作为电流调节器ACR的输入，再用电流调节器的输出作为晶闸管触发装置的控制电压，那么这两种调节作用就能互相配合，相辅相成了。本文利用MATLAB软件中的simulink组件对直流双闭环调速系统进行仿真，结果表明，应用MATLAB进行系统仿真具有方便，高效与可靠性高等优点。关键词：双闭环直流调速系统，晶闸管，直流电动机，MATLAB，仿真AbstractThis p
5、aper presents the speed-current double closed-loop DC speed control system design, experimental results can be accurate visual observation of speed - current double closed-loop speed control system startup process can be designed to facilitate the regulation of the various parameters and control str
6、ategies and to analyze their multi-system performance and achieved good results. But how to handle the speed control and current control between the relationship? After repeated study and practice, and finally found that if in the system set up two regulators, respectively, regulate speed and curren
7、t in series connection between the practice, that is, the output of speed regulator as the input current regulator ACR, and then current regulators output as the control voltage thyristor triggering device, then the regulatory role of these two will be able to complement one another by. In this pape
8、r, MATLAB software components of the simulink pairs of closed-loop speed control system of the DC simulation results show that the application of MATLAB for system simulation is convenient, efficient and high reliability. Key words:Double-Loop DC Motor Control systems, thyristor, DC motors, MATLAB,
9、simulation前言在现代电子产品中，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，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、 两相低电压交流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，能在宽广的围平滑、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。随着大功率晶体管的问世以与矢量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发
10、展，从而研制出各种类型、各种功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。适用围：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。高性能的交流传动应用比重逐年上升，在工业部门中，用可调速交流传动取代直流传动将成为历史的必然。尽管如此，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，对一名电子信息工程专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。第一章 系统硬件电路的设计1.1系统方案选择
11、与总体结构设计本系统利用MCS-51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本一样。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以与各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。本系统就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流电机速度的控制。文章中采用了专门的芯片组成了
