基于STM的直流电机PID调速系统设计

《计算机控制技术课程设计》题目：基于STM32的直流电机PID调速学院：计算机与电子信息学院专业：电气工程及其自动化班级：电气12-5 学号： 12034320515 姓名：任课教师：完成时间： 2015.11.18——2015.12.30基于STM32的直流电机PID调速摘要电机转速控制在运动控制系统中占有至关重要的地位，本设计将电机转速控制作为研究对象；以PID为基本控制算法，STM32F103单片机为控制核心，产生受PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。

同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。

在系统中采320×240TFTLCD显示器作为显示部件，通过4个按键通过界面切换方式设置P、I、D、V四个参数和正反转控制，启动后可以通过显示部件了解电机当前的运行状态和系统的CPU温度。

该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。

关键词：PID 直流电机反馈调节Based on the STM32 PID speed control of dc motorAbstractMotor speed control occupies a crucial position in the motion control system, the design of the motor speed control for the study; in the basic PID control algorithm, STM32F103 microcontroller core, by the PID control algorithm generates a PWM pulse to achieve DC speed control. At the same time the use of photoelectric sensors to convert the motor speed to pulse frequency feedback to the microcontroller to achieve closed-loop speed control, to speed static error adjustment purposes. Mining 320 ×240TFTLCD monitor as a display unit in the system, through four key settings P, I, D, V four parameters and reversing control through the interface switching mode, start to understand the current state of the motor and the system through the display unit CPU temperature. The system control and high precision, has a strong anti-jamming capability.Keywords: PID DC motor feedback regulation目录1. 绪论 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2本文主要研究方法 (1)2. 设计方案与论证 (2)2.1系统设计方案 (2)2.2控制器模块设计方案 (2)3. 系统硬件电路设计 (3)3.1整体电路设计 (3)3.1.1整体理论 (3)3.1.2整体简单结构图和资源分配图 (3)3.2最小单片机系统设计 (4)3.2.1STM32F103复位电路 (6)3.2.2电源电路 (6)3.3电机驱动电路设计 (7)3.4光电码盘编码器电路设计 (7)3.5显示电路设计 (8)3.6按键电路设计 (10)4. 系统软件设计 (10)4.1PID算法 (10)4.2PID参数整定方法 (11)4.3电机速度采集算法 (12)4.4程序流程图 (12)5. 系统调试 (13)5.1软件调试 (13)5.2系统测试与分析 (14)6. 总结与展望 (15)参考文献 (16)附录一部分程序源程序 (17)附录二系统界面实物图和PCB图 (20)1.绪论1.1研究背景与意义电动机在现代的工业中，是主要的驱动设备，尤其是直流电动机，由于它的平滑调速性和结构上的简单，使其成为许多电器，如洗衣机，电梯等的驱动。

摘要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，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。

本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、电机驱动电路、LCD液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。

主要是以直流电机（所选电机的额定转速为2000转/分钟）为被控对象，以MCU为控制器设计一个转速反馈单闭环PID控制系统，使系统稳态误差为零，最大超调量小于10%，电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LCD实现对测量数据（速度）的显示。

电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。

关键字：直流电机调速；PID控制器；电机的驱动电路；LCD显示器；51单片机AbstractDC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed control system, mainly by the microcontroller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LCD liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LCD realize the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.Keywords: DC motor speed control；H bridge driver circuit；LCD display目录1 绪论 (1)1.1直流电机调速系统的研究意义 (3)1.2直流电机调速的发展趋势 (5)1.3本文研究的内容 (6)2 直流调速系统的硬件设计 (10)2.1设计方案综述 (10)2.1.1 H桥驱动电路设计方案 (12)2.1.2调速设计方案 (13)2.2硬件设计 (14)2.2.1电源电路 (14)2.2.2 H桥驱动电路 (16)2.2.3 基于霍尔传感器的测速模块 (16)2.3.4 LCD显示模块 (17)3 直流调速系统的软件设计 (20)3.1 PWM技术简介 (20)3.1.1 PWM介绍 (20)3.1.2 PWM控制的基本原理 (20)3.1.3 PWM调速原理 (22)3.2调节器设计 (23)3.2.1 电流调节器设计 (23)3.2.2 速度调节器的设计 (24)3.2 软件设计 (26)3.2.1 系统总控制流程图及说明 (26)3.2.2 PWM波软件设计 (27)3.2.2 测速软件设计 (30)4 基于matlab的仿真分析 (31)4.1仿真步骤 (31)4.2仿真分析 (35)5 结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录.............................................. 错误!未定义书签。

《电气控制技术》研究生课程设计报告题目基于STM32的直流电机PID调速系统学院机械与汽车工程学院专业班级车辆工程学号************学生姓名李跃轩指导教师康敏完成日期2017年01月03日《智能控制基础》研究生课程设计报告目录1.绪论 (1)2.设计方案 (1)3．系统硬件电路设计 (2)3.1整体电路设计 (2)3.2最小单片机系统设计 (3)3.2.1STM32F103复位电路 (3)3.2.2电源电路 (4)3.3电机驱动电路设计 (5)3.4光电码盘编码器电路设计 (6)3.5 显示电路设计 (6)3.6按键电路设计 (7)4.系统软件设计 (7)4.1 PID算法 (7)4.2电机速度采集算法 (8)5.系统调试 (9)5.1 软件调试 (9)5.2 系统测试与分析 (9)6.总结与展望 (10)附录一 (11)附录二 (16)1.绪论本文主要研究了利用STM32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。

采用的芯片组成了PWM信号的发生系，然后通过L298N放大来驱动电机。

利用光电编码盘器测得电机速度，然后反馈给单片机，在内部进行PID运算，输出控制量完成闭环控制，实现电机的调速控制。

2.设计方案根据系统设计的任务和要求，设计系统方框图如图1所示。

图中控制器模块为系统的核心部件，键盘和显示器用来实现人机交互功能，其中通过键盘将速度参数输入到单片机中，并且通过控制器显示到显示器上。

在运行过程中控制器产生PWM脉冲送到电机驱动电路中，经过放大后控制直流电机转速，同时利用速度检测模块将当前转速反馈到控制器中，控制器经过数字PID运算后改变PWM脉冲的占空比，实现电机转速实时控制的目的。

基于PID控制的直流电机调速系统【摘要】：在工业自动控制系统和各种智能产品中常常会用用电机进行驱动、传动和控制，而现代智能控制系统中，对电机的控制要求越来越精确和迅速，对环境的适应要求越来越高。

随着科技的发展，通过对电机的改造，出现了一些针对各种应用要求的电机，如伺服电机、步进电机、开关磁阻电机等非传统电机。

但是在一些对位置控制要求不高的电机控制系统如传动控制系统中，传统电机如直流电机乃有很大的优势，而要对其进行精确而又迅速的控制，就需要复杂的控制系统。

随着微电子和计算机的发展，PID控制技术应用越来越广泛，数字控制系统有控制精确，硬件实现简单，受环境影响小，功能复杂，系统修改简单，有很好的人机交换界面等特点。

本设计以上面提到的数字PID为基本控制算法，以单片机为控制核心，产生占空比受数字PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。

同时利用霍尔传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。

【关键词】:直流电机；单片机；霍尔传感器；PID控制【Abstract】：In industrial automatic control systems and a variety of smartproducts are often used to drive electric motor, transmission andcontrol, and modern intelligent control systems, motor control requirements for more accurate and rapid adaptation to the environment have become increasingly demanding high. With the development of technology, through the transformation of the motor, there are some requirements of the motor for various applications such as servo motors, stepper motors, switched reluctance motors and other non-traditional motor. However, insome of the less demanding position control motor controlsystems such as transmission control systems, such asconventional DC motors is a great advantage, but to be preciseand quick control, we need a complex control system. With the development of microelectronics and computers, PID controltechnology becomes more widespread, digital control system, precise control and simple hardware implementation, subject toenvironmental impact, functional complexity, system changessimple, good man-machine interface and other exchangecharacteristics.The design for the above-mentioned basic digital PID control algorithm for the control of the microcontroller core, produced by the digital PID algorithm to control the duty cycle of the PWMpulse to achieve the DC motor speed control. At the same timethe use of Hall sensors into pulse frequency motor speedfeedback to the microcontroller to achieve closed-loop speedcontrol, to adjust the speed of the purpose of static error-free.【Key words】：DC motor ; single - chip Microcomputer ; hall position sensor ; PID control目录1绪论 (1)1.1本课程的选题背景 (1)1.2直流电机简介 (2)1.3系统开发软硬件概述 (9)1.4本课题研究的基本内容 (12)2直流电机PID调速系统设计方案 (13)2.1系统总体设计方案 (13)2.2系统设计原理 (29)3直流电机PID系统硬件设计 (37)3.1H桥驱动电路设计方案 (37)3.2调速设计方案 (38)3.3系统硬件电路设计 (39)3.4基于单片机控制流程 (42)4直流电机PID系统软件设计 (43)4.1如何应用PID控制电机转速 (43)4.2调速系统主程序原理框图 (50)4.3中断服务程序原理框图 (51)5结论 (52)6致谢 (52)7参考文献 (53)8附录 (54)1绪论1.1本课程的选题背景PID控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。

基于stm32单片机的直流电机调速系统设计
本文介绍一种基于STM32单片机的直流电机调速系统设计，主要包括硬件电路设计和软件程序设计两部分。

硬件电路设计：
该电机调速系统的主要硬件电路包括电源模块、STM32单片机控制电路、直流电机驱动电路和反馈电路。

1. 电源模块
电源模块包括AC/DC变换模块和稳压模块，用于将输入的AC电压转换为适宜单片机和电机工作的DC电压。

2. STM32单片机控制电路
STM32单片机控制电路包括主控芯片STM32单片机、晶振、复位电路和下载程序电路等。

3. 直流电机驱动电路
直流电机驱动电路包括电机驱动芯片（如L298N）和电机，用于控制电机的转
速和方向。

4. 反馈电路
反馈电路包括编码器和光电传感器等，用于实现电机转速的反馈和闭环控制。

软件程序设计：
该电机调速系统的软件程序采用C语言编写，主要包括定时器计数、PWM输出控制、编码器读取、PID算法控制等模块。

1. 定时器计数
通过STM32单片机内部定时器计数来实现电机转速的测量和控制。

2. PWM输出控制
采用STM32单片机内部PWM输出控制模块控制电机的转速，并实现电机方向的控制。

3. 编码器读取
通过编码器读取电机的转速信息，并反馈到单片机进行控制和显示。

4. PID算法控制
采用PID（比例、积分、微分）算法控制电机的转速，实现闭环控制，提高控制精度。

总之，基于STM32单片机的直流电机调速系统设计，既可以提高电机运行的效率和精度，又可以简化电路结构和减小系统成本，具有较好的应用前景。

基于STM32的直流电机PID调速系统设计作者：***来源：《现代电子技术》2016年第08期摘要：设计一种基于单片机的直流电机调速系统，该系统以基于ARM Cortex⁃M3内核的STM32微控制器为核心，利用软件产生PWM控制信号，采用增量式PID算法控制直流电机的起动、制动、正反转和速度调节，简单友好的上位机界面可实时监测电机的各种运行信息。

实验结果表明，该系统具有稳态误差小，控制精度高，响应速度快，能耗低、效率高等优点，对上肢康复机器人的研究具有一定的借鉴价值。

关键词： STM32；直流电机； PID；调速系统中图分类号： TN710⁃34； TM921； TP29 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X （2016）08⁃0165⁃03Design of STM32⁃based PID speed control system for DC motorsLEI Huijie（College of Electronic Information and Electrical Engineering， Anyang Institute of Technology， Anyang 455000， China）Abstract： The DC motor speed control system based on MCU was designed. The system takes the microcontroller STM32 based on ARM Cortex⁃M3 as its core. Its PWM control signal is generated with software. The incremental PID algorithm is adopted to control starting， braking，positive inversion and speed regulation of DC motors. The running information of the motors can be monitored in real time on the simple and friendly interface of the upper computer. Practical result shows that the system has small steady state error， high control precision， fast response， low energy consumption and high efficiency， and has a certain reference for the research of upper limb rehabilitation robot.Keywords： STM32； DC motor； PID； speed control system直流调速系统广泛应用于低转速、高精度等各领域，如精密办公设备（喷墨打印机、激光打印机），自动售货机，家用电器、机器人和玩具设备等。

基于STM32的直流电机PID调速系统设计雷慧杰【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)008【摘要】The DC motor speed control system based on MCU was designed. The system takes the microcontroller STM32 based on ARM Cortex⁃M3 as its core. Its PWM control signal is generated with software. The incremental PID algorithm is adopt⁃ed to control starting,braking,positive inversion and speed regulation of DC motors. The running information of the motors can be monitored in real time on the simple and friendly interface of the upper computer. Practical result shows that the system has small steady state error,high control precision,fast response,low energy consumption and high efficiency,and has a certain reference for the research of upper limb rehabilitation robot.%设计一种基于单片机的直流电机调速系统，该系统以基于ARM Cortex⁃M3内核的STM32微控制器为核心，利用软件产生PWM控制信号，采用增量式PID算法控制直流电机的起动、制动、正反转和速度调节，简单友好的上位机界面可实时监测电机的各种运行信息。

基于STM32的直流电机PID调速系统设计一、引言直流电机调速系统是现代工业自动化系统中最常用的电机调速方式之一、它具有调速范围广、响应快、控制精度高等优点，被广泛应用于电力、机械、石化、轻工等领域。

本文将介绍基于STM32单片机的直流电机PID调速系统的设计。

二、系统设计直流电机PID调速系统主要由STM32单片机、直流电机、编码器、输入和输出接口电路等组成。

系统的设计流程如下：1.采集反馈信号设计中应通过编码器等方式采集到反馈信号，反应电机的转速。

采集到的脉冲信号经过处理后输入给STM32单片机。

2.设计PID算法PID调节器是一种经典的控制算法，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成，可以根据实际情况调整各个参数的大小。

PID算法的目标是根据反馈信号使电机达到期望的转速。

3.控制电机速度根据PID算法计算出的偏差值，通过调节电机的占空比，实现对电机速度的控制。

当偏差较大时，增大占空比以加速电机；当偏差较小时，减小占空比以减速电机。

4.界面设计与控制设计一个人机交互界面，通过该界面可以设置电机的期望转速以及其他参数。

通过输入接口电路将相应的信号输入给STM32单片机，实现对电机的远程控制。

5.系统保护在电机工作过程中，需要保护电机，防止出现过流、超速等问题。

设计一个保护系统，能够监测电机的工作状态，在出现异常情况时及时停止电机工作，避免损坏。

6.调试与优化对系统进行调试，通过实验和测试优化PID参数，以获得更好的控制效果。

三、系统实现系统实现时，首先需要进行硬件设计，包括STM32单片机的选型与外围电路设计，以及输入输出接口电路的设计。

根据实际情况选择合适的编码器和直流电机。

接着，编写相应的软件代码。

根据系统设计流程中所述，编写STM32单片机的控制程序，包括采集反馈信号、PID算法实现、控制电机速度等。

最后，进行系统调试与优化。

根据系统的实际情况，调试PID参数，通过实验和测试验证系统的性能，并进行优化，以实现较好的控制效果。

《计算机控制技术课程设计》题目：基于STM32的直流电机PID调速学院：计算机与电子信息学院专业：电气工程及其自动化班级：电气12-5 学号：姓名：任课教师：完成时间：——基于STM32的直流电机PID调速摘要电机转速控制在运动控制系统中占有至关重要的地位，本设计将电机转速控制作为研究对象；以PID为基本控制算法，STM32F103单片机为控制核心，产生受PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。

同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。

在系统中采320×240TFTLCD显示器作为显示部件，通过4个按键通过界面切换方式设置P、I、D、V四个参数和正反转控制，启动后可以通过显示部件了解电机当前的运行状态和系统的CPU温度。

该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。

关键词：PID 直流电机反馈调节Based on the STM32 PID speed control of dc motorAbstractMotor speed control occupies a crucial position in the motion control system, the design of the motor speed control for the study; in the basic PID control algorithm, STM32F103 microcontroller core, by the PID control algorithm generates a PWM pulse to achieve DC speed control. At the same time the use of photoelectric sensors to convert the motor speed to pulse frequency feedback to the microcontroller to achieve closed-loop speed control, to speed static error adjustment purposes. Mining 320 × 240TFTLCD monitor as a display unit in the system, through four key settings P, I, D, V four parameters and reversing control through the interface switching mode, start to understand the current state of the motor and the system through the display unit CPU temperature. The system control and high precision, has a strong anti-jamming capability.Keywords: PID DC motor feedback regulation目录1. 绪论 (1)研究背景与意义 (1)本文主要研究方法 (1)2. 设计方案与论证 (2)系统设计方案 (2)控制器模块设计方案 (2)3. 系统硬件电路设计 (3)整体电路设计 (3)整体理论 (3)整体简单结构图和资源分配图 (3)最小单片机系统设计 (4)STM32F103复位电路 (6)电源电路 (6)电机驱动电路设计 (7)光电码盘编码器电路设计 (7)显示电路设计 (8)按键电路设计 (10)4. 系统软件设计 (10)PID算法 (10)PID参数整定方法 (11)电机速度采集算法 (12)程序流程图 (12)5. 系统调试 (13)软件调试 (13)系统测试与分析 (14)6. 总结与展望 (15)参考文献 (16)附录一部分程序源程序 (17)附录二系统界面实物图和PCB图 (20)1.绪论1.1研究背景与意义电动机在现代的工业中，是主要的驱动设备，尤其是直流电动机，由于它的平滑调速性和结构上的简单，使其成为许多电器，如洗衣机，电梯等的驱动。

基于STM32的直流电机PID调速系统设计概要概述：直流电机PID调速系统是一种常见的电机调速方法，它通过对电机的测量信号和设定信号进行比较，并生成控制信号来调节电机的运行速度，以实现精确的速度控制。

本文将以STM32为基础，概括地介绍基于STM32的直流电机PID调速系统的设计概要。

系统框架：基于STM32的直流电机PID调速系统主要由电机驱动模块、传感器模块、PID控制算法模块和用户界面模块组成。

其中，电机驱动模块负责对电机进行驱动控制，传感器模块用于获取电机的实际运行速度，PID控制算法模块用于计算电机的控制信号，用户界面模块用于显示和设置电机的运行参数。

电机驱动模块：电机驱动模块是直流电机PID调速系统的核心部分，它负责将控制信号转换为电机运行所需的电压和电流。

在STM32中，可以使用PWM输出来控制电机的驱动电压，通过调节PWM的占空比来改变电机的运行速度。

同时，还可以使用IO端口控制电机的正反转和停止等动作。

通过STM32的GPIO和PWM模块，可以很方便地实现对直流电机的驱动控制。

传感器模块：传感器模块用于获取电机的实际运行速度，常见的传感器包括编码器和霍尔传感器。

编码器可以通过测量电机轴上的旋转角度来获取电机的实际速度，而霍尔传感器可以通过检测电机磁极的变化来获取电机的转速。

在STM32中，可以通过外部中断或定时器模块来获取传感器的信号，并进行相应的计算。

PID控制算法模块：PID控制算法模块是直流电机PID调速系统的关键部分，它根据电机的实际运行速度和设定速度之间的误差，计算出相应的控制信号，以驱动电机的运行速度逐渐逼近设定速度。

PID控制算法一般包括比例控制、积分控制和微分控制三个部分，可以通过调节PID参数来提高系统的调速性能。

在STM32中，可以使用定时器和中断来实现PID控制算法的运行。

用户界面模块：用户界面模块用于显示和设置电机的运行参数，通过外部触摸屏或按钮等设备，用户可以方便地设置电机的设定速度、PID参数等参数，并实时显示电机的实际速度、PID输出等调试信息。

《计算机控制技术课程设计》题目：基于STM32的直流电机PID调速学院：计算机与电子信息学院专业：电气工程及其自动化班级：电气12-5 学号： 12034320515 姓名：任课教师：完成时间： 2015.11.18——2015.12.30基于STM32的直流电机PID调速摘要电机转速控制在运动控制系统中占有至关重要的地位，本设计将电机转速控制作为研究对象；以PID为基本控制算法，STM32F103单片机为控制核心，产生受PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。

同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。

在系统中采320×240TFTLCD显示器作为显示部件，通过4个按键通过界面切换方式设置P、I、D、V四个参数和正反转控制，启动后可以通过显示部件了解电机当前的运行状态和系统的CPU温度。

该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。

关键词：PID 直流电机反馈调节Based on the STM32 PID speed control of dc motorAbstractMotor speed control occupies a crucial position in the motion control system, the design of the motor speed control for the study; in the basic PID control algorithm, STM32F103 microcontroller core, by the PID control algorithm generates a PWM pulse to achieve DC speed control. At the same time the use of photoelectric sensors to convert the motor speed to pulse frequency feedback to the microcontroller to achieve closed-loop speed control, to speed static error adjustment purposes. Mining 320 ×240TFTLCD monitor as a display unit in the system, through four key settings P, I, D, V four parameters and reversing control through the interface switching mode, start to understand the current state of the motor and the system through the display unit CPU temperature. The system control and high precision, has a strong anti-jamming capability.Keywords: PID DC motor feedback regulation目录1. 绪论 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2本文主要研究方法 (1)2. 设计方案与论证 (2)2.1系统设计方案 (2)2.2控制器模块设计方案 (2)3. 系统硬件电路设计 (3)3.1整体电路设计 (3)3.1.1整体理论 (3)3.1.2整体简单结构图和资源分配图 (3)3.2最小单片机系统设计 (4)3.2.1STM32F103复位电路 (6)3.2.2电源电路 (6)3.3电机驱动电路设计 (7)3.4光电码盘编码器电路设计 (7)3.5显示电路设计 (8)3.6按键电路设计 (10)4. 系统软件设计 (10)4.1PID算法 (10)4.2PID参数整定方法 (11)4.3电机速度采集算法 (12)4.4程序流程图 (12)5. 系统调试 (13)5.1软件调试 (13)5.2系统测试与分析 (14)6. 总结与展望 (15)参考文献 (16)附录一部分程序源程序 (17)附录二系统界面实物图和PCB图 (20)1.绪论1.1研究背景与意义电动机在现代的工业中，是主要的驱动设备，尤其是直流电动机，由于它的平滑调速性和结构上的简单，使其成为许多电器，如洗衣机，电梯等的驱动。

基于STM32单片机的直流电机调速系统设计直流电机调速系统是电子控制技术在实际生产中的应用之一，利用数字信号处理器（DSP）和单片机（MCU）等嵌入式系统，通过变换输出电压、调整周期和频率等方式实现对电机运行状态的控制。

本文将介绍一种基于STM32单片机的直流电机调速系统设计方案。

1. 系统设计方案系统设计主要分为硬件方案和软件方案两部分。

1.1 硬件方案设计：硬件主要包括STM32单片机模块、电机模块、电源模块、继电器模块。

STM32单片机模块采用STM32F103C8T6芯片，拥有高性能、低功耗、低成本和丰富的外设资源，为系统开发提供了最佳解决方案。

电机模块采用直流电机，电源模块采用可调电源模块，可以输出0-36V的电压。

继电器模块用于控制电机正反转。

1.2 软件方案设计：软件设计主要涉及编程语言和控制算法的选择。

控制算法采用PID控制算法，以实现对电流、转速、转矩等参数的调节。

2. 系统实现过程2.1 电机驱动设计：电机驱动采用PWM调制技术，控制电机转速。

具体过程为：由程序控制产生一个PWM波，通过适当调整占空比，使电机输出电压和电机转速成正比关系。

2.2 PID控制算法设计：PID控制器通过测量实际变量值及其与期望值之间的误差，并将其输入到控制系统中进行计算，以调节输出信号。

在本系统中，设置了三个参数Kp、Ki、Kd分别对应比例、积分和微分系数。

根据实际情况，分别调整这三个参数，可以让电机达到稳定的运行状态。

2.3 系统运行流程：启动系统后，首先进行硬件模块的初始化，然后进入主函数，通过读取控制输入参数，比如速度、电流等参数，交由PID控制器计算得出PWM输出信号，送给电机驱动模块，以产生不同的控制效果。

同时，还可以通过设置按钮来切换电机正反转方向，以便实现更精确的控制效果。

3. 总结本系统设计基于STM32单片机，采用PWM驱动技术和PID 控制算法，实现了对直流电机转速、转矩、电流等运行状态参数的精确调节。

直流无刷电机 pid调速毕业设计_基于单片机和PID算法的直流电机调速设计(原创)导读：就爱阅读网友为您分享以下“毕业设计_基于单片机和PID算法的直流电机调速设计(原创)”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to 的支持!摘要在运动控制系统中，电机转速控制占有至关重要的作用，其控制算法和手段有很多，模拟PID控制是最早发展起来的控制策略之一，长期以来形成了典型的结构，并且参数整定方便，能够满足一般控制的要求，但由于在模拟PID控制系统中，参数一旦整定好后，在整个控制过程中都是固定不变的，而在实际中，由于现场的系统参数、温度等条件发生变化，使系统很难达到最佳的控制效果，因此采用模拟PID控制器难以获得满意的控制效果。

随着计算机技术与智能控制理论的发展，数字PID技术渐渐发展起来，它不仅能够实现模拟PID所完成的控制任务，而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点，应用面越来越广。

本设计以上面提到的数字PID为基本控制算法，以AT89S51单片机为控制核心，产生占空比受数字PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。

同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。

在系统中采数码管显示器作为显示部件，通过2×2键盘设置P、I、D、V四个参数，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速。

该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。

关键词：数字PID；PWM脉冲；占空比；无静差调节AbstractIn the motion control system,the control of electromotor's rotate speed is of great importance,there are a lot of speed control arithmetics andmethods ,the analog PID control is one of the earliest developed control policies which has formed typical structure ,its parametric setting is convenient and it's easy to meet normal control's demand,but as the whole control process is fixed once the parameter has been set while practically the changes of those conditions like the system parameters and temperature of the environment prohibit the system from reaching its best control effect,so the analog PID controller barely has satisfied effect.With the development of computer technology and intelligent control theory ,the digital PID technology is thriving which can achieve the analog PID's control tasks and consists of many advantages like flexible control arithmetics and high reliability,it is widely used now.This design is based on the digital PID mentioned above as basic control arithmetic and AT89S51 SCM as control core,the system produces PWM impulse whose duty ratio is controlled by digital PID arithmetic to make sure the running of direct current machine's rotate speed.Meanwhile,the design uses photoelectric sensor to transduce the electromotor speed into impulse frequencyand feed it back to SCM,this process implements rotate speed's closed loop control to attain the purpose of rotate speed's astatic modulation.In this system, the 128×64LCD is used as display unit , the 4×4 keyboard sets those four parameters P、I、D、V and obverse and reverse control,after starting up,the display unit shows the electromotor's current rotate speed and runtime.The system has great control precision and anti-jamming capability.Keywords：digital PID；PWM impulse；dutyfactor；astatic modulation前言21世纪，科学技术日新月异，科技的进步带动了控制技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。

基于S T M的直流电机P I D调速系统设计公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]《电气控制技术》研究生课程设计报告题目基于STM32的直流电机PID调速系统学院机械与汽车工程学院专业班级车辆工程学号 2020学生姓名李跃轩指导教师康敏完成日期 2017年01月03日目录1.绪论本文主要研究了利用STM32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。

采用的芯片组成了PWM信号的发生系，然后通过L298N放大来驱动电机。

利用光电编码盘器测得电机速度，然后反馈给单片机，在内部进行PID运算，输出控制量完成闭环控制，实现电机的调速控制。

2.设计方案根据系统设计的任务和要求，设计系统方框图如图1所示。

图中控制器模块为系统的核心部件，键盘和显示器用来实现人机交互功能，其中通过键盘将速度参数输入到单片机中，并且通过控制器显示到显示器上。

在运行过程中控制器产生PWM 脉冲送到电机驱动电路中，经过放大后控制直流电机转速，同时利用速度检测模块将当前转速反馈到控制器中，控制器经过数字PID运算后改变PWM脉冲的占空比，实现电机转速实时控制的目的。

图1 系统方案框图3．系统硬件电路设计整体电路设计单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑调速。

PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。

在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。

通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。