大功率电动机调速控制的软件设计-开题报告
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毕业设计(论文)开题报告题目 大功率直流电机速度控制的软件设计专 业 名 称 测控技术与仪器班 级 学 号学 生 姓 名指 导 教 师填 表 日 期 20xx 年 4 月 9 日1 选题的依据及意义直流电机具有良好的启动性能和调速特性,虽然各种类型的电机层出不穷, 然 而 在 自 动 控 制 系 统 、 电 子 仪 器 设 备 等 方 面 , 直 流 电 机 的 应 用 还 是 占 有 突 出 地 位 。 直流 电 机 调 速 平 滑 , 调 速 范 围 广 , 过 载 能 力 强 , 抗 冲 击 负 载 能 力 强 , 可 实 现 频 繁 的 无极 快 速 起 动 、 制 动 、 加 /减速和正/反 转 。 为 了 满 足 生 产 过 程 自 动 化 系 统 各 种 不 同 的特 殊 要 求 , 从 而 对 直 流 电 机 提 出 了 较 高 的 要 求 , 改 变 电 枢 回 路 电 阻 调 速 、 改 变 电 压调 速 等 技 术 已 远 远 不 能 满 足 现 代 科 技 的 要 求 , 通 过 PWM 方 式 控 制 直 流 电 机 调 速 的 方法 就 应 运 而 生 。PWM 直 流 电 动 机 调 压 调 速 系 统 拥 有 需 用 的 功 率 元 件 少 、 线 路 简 单 、 控 制 方 便 、 开关 频 率 高 、 低 速 性 能 好 、 稳 速 精 度 高 及 调 速 范 围 宽 、 控 制 方 式 多 样 化 、 能 与 数 字 速度 给 定 信 号 直 接 接 口 等 优 点 , 在 工 厂 和 企 业 得 到 广 泛 的 应 用 , 有 利 与 国 家 工 业 化 的 发展 。 通 过 学 习 并 熟 练 掌 握 这 个 调 速 系 统 , 对 我 们 今 后 的 工 具 作 有 十 分 重 要 的 意 义 。本 课 题 是 以 单 片 机 为 主 要 控 制 核 心 , 针 对 直 流 电 机 的 调 速 系 统 进 行 设 计 , 通过 本 次 毕 业 设 计 培 养 我 们 综 合 运 用 所 学 的 知 识 和 技 能 解 决 问 题 的 本 领 , 巩 固 和 加深对所学知识的理解,培养我们调查研究的习惯和工作能力。2 国内外研究概况及发展趋势随 着 各 种 微 处 理 器 的 出 现 和 发 展 , 国 外 对 直 流 电 机 的 数 字 控 制 调 速 系 统 的研 究 在 不 断 发 展 和 完 善 目 前 , 国 外 主 要 的 电 气 公 司 , 均 已 开 发 出 数 字 式 直 流 调 装置 , 有 成 熟 的 系 列 化 、 标 准 化 、 模 版 化 的 应 用 产 品 供 选 用 。 根 据 当 前 单 片 机 发 展 的趋 势 , 国 外 的 微 电 子 技 术 和 计 算 机 技 术 的 发 展 也 得 到 广 泛 的 应 用 使 调 速 装 置 向 集 成化 、 小 型 化 和 智 能 化 方 向 发 展 , 随 着 80C552 单 片 机 的 推 广 此 单 片 机 的 产 品 已 经遍 布 电 子 产 品 的 每 一 个 领 域 , 尤 其 使 80C552 单 片 机 的 直 流 调 速 系 统 的 综 合 设计能力得到迅速提升产生质的飞跃。我 国 科 研 单 位 都 在 致 力 研 究 由 单 片 机 控 制 直 流 电 机 的 调 速 系 统 , 并 通 过 各种 控 制 算 法 来 多 方 面 研 究 。 其 中 提 供 了 全 系 列 80C552 单 片 机 的 程 序 范 例 , 并 提供 模 块 化 程 序 库 通 过 调 用 模 块 库 内 的 函 数 ,快 速 完 成 对 直 流 电 机 的 调 速 。 并 且80C552 单 片 机 能 够 利 用 芯 片 本 身 的 各 种 功 能 能 够 使 调 速 系 统 更 加 简 单 实 用 。 现阶 段 , 我 国 还 没 有 自 主 的 全 数 字 化 直 流 调 速 控 制 装 置 生 产 商 , 而 国 外 先 进 的 控 制 器价 格 昂 贵 , 且 技 术 转 让 受 限 , 为 此 研 究 及 更 好 的 使 用 国 外 先 进 的 控 制 器 , 吸 收国外先进的数字化直流电机调速装置的有点,具有重要的实际意义和经济价值。3 研究内容及实验方案3.1 研究内容主 要 研 究 了 利 用 80C552 系 列 单 片 机 , 通 过 PWM 方 式 控 制 直 流 电 机 调 速 的 方法 。 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 文 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 PWM 信 号 的 发 生 系 统 ,然 后 通 过 放 大 来 驱 动 电 机 。 利 用 光 电 码 盘 测 得 电 机 速 度 , 经 过 滤 波 电 路 得 到 直 流 电压 信 号 , 把 电 压 信 号 输 入 给 A/D 转 换 芯 片 最 后 反 馈 给 单 片 机 , 在 内 部 进 行 PI 运算 , 输 出 控 制 量 完 成 闭 环 控 制 , 实 现 电 机 的 调 速 控 制 。3.2 实验方案根 据 直 流 电 机 调 速 的 控 制 要 求 确 定 整 体 的 设 计 方 案 , 完 成 单 片 机 控 制 的 PWM 直 流 电 机 调 速 系 统 设 计 。 该 系 统 需 能 实 现 用 软 件 产 生 PWM 信 号 , 并 通 过 单 片 机 输出 信 号 到 电 机 对 电 机 的 启 动 和 停 止 、 加 速 和 减 速 、 正 转 和 反 转 进 行 控 制 。 直 流 电机 的 转 速 在 LED 显 示 器 上 正 确 实 时 显 示 。 该 系 统 主 要 由 输 入 设 备 、 单 片 机 、 显 示器、电机驱动模块和测速元件等部分组成。主要内容具体描述如下:1. 输 入 设 备 的 选 择 : 与 矩 阵 键 盘 相 比 独 立 键 盘 结 构 简 单 , 所 以 本 设 计 采 用 独立键盘给单片机输入信号;2. 单 片 机 的 选 用 : 单 片 机 有 多 种 型 号 , 这 里 选 择 了 80C552 系 列 单 片 机 ;3. 显 示 部 分 的 设 计 : LED 是 单 片 机 应 用 系 统 中 最 常 用 的 输 出 器 件 , 用 LED 实现 对 PWM 脉 宽 调 制 占 空 比 的 实 时 显 示 ;4. 电 机 驱 功 模 块 的 设 计 : 利 用 H 桥 式 驱 动 电 路 可 实 现 电 机 的 正 转 、 反 转 、 制动 的 功 能 , 作 为 集 成 有 桥 式 电 路 的 电 机 专 用 芯 片 L298 在 应 用 领 域 被 广 泛 使 用 , 而 且 其 性 能 比 较 稳 定 可 靠 , 所 以 用 L298 作 为 电 机 的 驱 动 芯 片 ;5. 测 速 元 件 的 选 用 : 测 速 元 件 有 很 多 , 本 设 计 选 用 光 电 码 盘 测 速 , 在 电 机 中安装光电码盘将转速传给单片机。4 目标、主要特色及工作进度4.1 研究目标 克 服 半 固 态 镁 合 金 连 续 铸 轧 机 直 流 调 速 中 谐 波 大 、 功 率 因 数 低 的 问 题 , 改 善伺 服 系 统 的 低 速 运 行 特 性 , 使 铸 轧 辊 实 现 无 极 调 速 , 稳 态 精 度 可 达 甚 至 小 于0.3%。 电 码 盘 测 速 与 给 定 速 度 的 差 值 用 P 算 法 调 节 , 对 80C552 的 PWM 输 出 高 频 脉冲 信 号 的 宽 度 进 行 控 制 , 高 频 信 号 经 隔 离 驱 动 控 制 逆 变 器 基 极 的 占 空 比 , 从 而调节电动机转速。4.2 主要特色 调 速 系 统 需 用 的 功 率 元 件 少 、 线 路 简 单 、 控 制 方 便 、 开 关 频 率 高 、 低 速 性 能好、稳速精度高及调速范围宽、控制方式多样化; 调 速 平 滑 , 调 速 范 围 广 , 过 载 能 力 强 , 抗 冲 击 负 载 能 力 强 , 可 实 现 频 繁 的 无极快速起动、制动、加/减速和正/反转; 调 速 稳 定 性 好 、 精 度 高 , 稳 态 精 度 可 达 甚 至 小 于 0.3%。4.3 工作进度1. 资料收集,英文翻译,开题报告撰写 3 月 9 日-4 月 5 日2. 熟悉测速系统各功能模块电路与仿真系统 4 月 6 日-4 月 12 日3. 测速方法的硬件设计与改进 4 月 13 日-4 月 19 日4. 测速方法的调试仿真 4 月 20 日-5 月 17 日5. 对比分析 5 月 18 日-5 月 24 日6. 论文撰写与答辩 5 月 25 日-6 月 26 日5 参考文献1陈伯时.电力拖动自动控制系统M.北京:机械工业出版社,2003.2徐 爱 钧 .智 能 化 测 量 控 制 仪 表 原 理 与 设 计 M.北 京 :北 京 航 空 航 天 大 学 出 版社 , 1999.3陈 兵 芽 .基 于 光 电 码 盘 的 高 精 度 电 机 转 速 测 量 J.制 造 业 自 动 化 , 2005, 27(6):47-50.4谢 勤 岚 .基 于 80C196KC 的 电 机 转 速 测 量 J.交通科技,2003,(2):91-93. 5Kuo B.C. Automatic Control Systems. 8th ed. New Jersey: Prentice-Hall,Inc. 2002.6 江 志 红 51 单 片 机 技 术 与 应 用 系 统 开 发 案 列 精 选 M. 北 京 : 清 华 大 学 出 版社,2008.127 王选民 智能仪器原理及设计 M. 北京:清华大学出版社,2008.78 文东 孙鹏飞 C 语 言 程 序 设 计 M. 北京:中国人民大学出版社,2009.29 杨 加 国 单 片 机 原 理 与 应 用 及 C51 程 序 设 计 M. 北 京 : 清 华 大 学 出 版 社 , 2008.310 宋 庆 环 才 卫 国 高 志 , 89C51 单 片 机 在 直 流 电 动 机 调 速 系 统 中 的 应 用 M.唐山学院,2008.411 刘昌华, 易逵编著.8051 单 片 机 的 C 语 言 应 用 程 序 设 计 与 实 践 M.国 防 工 业出 版 社 2007.9- 配套讲稿:
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