基于stm32的直流无刷电动机调速系统设计_开题报告

基于STM32的无刷直流电机控制系统研究一、本文概述随着现代工业技术的快速发展，无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）因其高效能、长寿命、低噪音等优点，在许多领域，如家电、电动汽车、航空航天等领域得到广泛应用。

然而，要想充分发挥无刷直流电机的优势，其控制系统的设计与实现显得尤为重要。

因此，本文旨在深入研究基于STM32的无刷直流电机控制系统的设计原理、实现方法以及性能优化，以期为无刷直流电机的更广泛应用提供理论支持和实践指导。

本文将介绍无刷直流电机的基本工作原理及其控制系统的组成，为后续研究奠定理论基础。

接着，将详细阐述基于STM32的无刷直流电机控制系统的硬件设计，包括电机驱动电路、电源电路、传感器电路等关键部分的设计和实现。

在此基础上，本文将重点讨论控制系统的软件设计，包括电机控制算法、运动控制策略以及保护策略等，以提升电机运行的稳定性和可靠性。

本文还将对基于STM32的无刷直流电机控制系统的性能进行优化研究，通过改进控制算法、优化硬件结构等方式，提高电机的运行效率、降低能耗，并提升系统的整体性能。

本文将通过实验验证所设计的控制系统的有效性和可靠性，为无刷直流电机的实际应用提供有力支持。

本文旨在全面、深入地研究基于STM32的无刷直流电机控制系统的设计、实现及性能优化，为无刷直流电机的广泛应用提供理论支持和实践指导。

通过本文的研究，期望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和启示。

二、无刷直流电机控制理论基础无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）是一种通过电子换相器替代传统机械换向器的直流电机。

它结合了直流电机和同步电机的优点，具有高效、高转矩密度、低噪音和低维护成本等特点，因此在许多应用中逐渐取代了传统的有刷直流电机。

无刷直流电机主要由定子、转子、电子换相器和位置传感器组成。

定子上的绕组通过电子换相器供电，形成旋转磁场。

转子上的永磁体在这个旋转磁场的作用下转动，实现电能到机械能的转换。

《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。

(《嵌入式系统及接口技术》课程大作业)课程名称：嵌入式系统及接口技术班级专业：姓名学号：指导老师：电动摩托车控制器中的电机PWM调速摘要：随着“低碳”社会理念的深入，新型的电动摩托车发展迅速，逐渐成为人们主要的代步工具之一，由于直流无刷电机的种种优点，在电动摩托车中也得到了广泛应用，因此，本文控制部分主要介绍一种基于STM32F103芯片的新型直流无刷电机调速控制系统，这里主要通过PWM技术来进行电机的调速控制，且运行稳定，安全可靠，成本低，具有深远的意义。

1.总体设计概述1.1 直流无刷电机及工作原理直流无刷电机（简称BLDCM），由于利用电子换向取代了传统的机械电刷和换向器，使得其电磁性能可靠，结构简单，易于维护，既保持了直流电机的优点又避免了直流电机因电刷而引起的缺陷，因此，被广泛应用。

另外，由于直流无刷电机专用控制芯片价格昂贵，本文介绍了一种基于STM32的新型直流无刷电机控制系统，既可降低直流无刷电机的应用成本，又弥补了专用处理器功能单一的缺点，具有重要的现实意义和发展前景。

工作原理：直流无刷电机是同步电机的一种，其转子为永磁体，而定子则为三个按照星形连接方式连接起来的线圈，根据同步电机的原理，如果电子线圈产生一个旋转的磁场，则永磁体的转子也会随着这个磁场转动因此，驱动直流无刷电机的根本是产生旋转的磁场，而这个旋转的磁场可以通过调整A、B、C三相的电流来实现，其需要的电流如图1所示随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。

1.2 总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图1所示。

图1 总体方案系统框图该方案主要运行状况如下：通过摩托车车把的转动来改变其机械位置，然后这个变量通过ADC 转换后，传送其调速信号给STM32F103，另外，霍尔传感器将其对电机速度的检测信号也传送给STM32，在STM32中，首先根据ADC 的值改变PWM 波形，并且与霍尔传感器的检测信号进行叠加，最终输出叠加后的PWM 波形给功率驱动电路，从而驱动电机并对其进行速度的控制和调节。

2015届毕业生毕业论文题目: 基于STM32的电动摩托车无刷直流电机控制器的设计2015 年5月20日摘要电动摩托车具有零排放、低噪声等许多优点,是现代绿色环保交通工具,由于比较方便、快捷,所以许多人选择它作为自己的出行工具，成为大中城市公共交通的补充。

电动摩托车上一般用的都是无刷直流电机，所以电动摩托车控制器的质量非常重要。

本文首先介绍了无刷直流电机结构和换向原理，紧接着介绍了波脉宽调速原理直和流无刷电机的工作原理。

然后做相关的电路图设计，主控芯片的选择、电流检测电路、霍尔位置传感器信号检测电路、电源转换与电压采样电路、电机驱动电路设计、刹车和调速电路设计、STM32 芯片无刷电机控制接口电路，这些电路图设计是控制器的关键部分。

接着叙述了软件部分的设计，主要包括：主程序的设计、过流保护、欠压保护、电制动程序等。

通过输入程序可以改变PWM波的占空比，所以电枢电压的大小也可以调节，进而调节转速。

最后采用STM32单片机为控制核心,设计了电流检测保护电路、位置信号检测电路、电源转换电路、欠压保护电路等,由于单片机成本低、功能强大、运算能力强等优点,提高了控制系统的可靠性的同时,也降低了控制成本。

我们不仅完成电机控制器的设计，同时也加深了相关知识的理解和联系。

关键词：无刷直流电机、stm32、电路设计、目录1、绪论 (3)1.1电动车的现状 (3)1.2研究电动车的意义 (4)1.3本论文的主要工作 (4)2无刷直流电机控制系统的设计 (5)2.1. 直流无刷电机的结构 (5)2.2 直流无刷电机的工作原理和控制方法 (6)2.3 单片机选型 (8)2.4 无刷直流电机选型 (11)3系统硬件电路的设计 (13)3.1硬件系统总体结构设计 (13)3.2电源电路设计 (13)3.3无刷直流电机霍尔位置传感器接口电路设计 (14)3.4 刹车和调速电路设计 (15)3.5过流保护电路 (16)3.6三相全桥驱动电路 (17)3.7 过压、欠压保护电路 (18)4系统软件设计 (19)4.1 系统整体软件设计 (20)4.2直流无刷电机控制的软件设计 (22)4.3系统各部分功能在软件中的实现 (24)4.4 STM32检测霍尔信号和输出PWM软件设计 (25)5.总结和展望 (27)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)1、绪论1.1电动车的现状随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,机动车保有量逐渐增加,环境污染也因此越来越严重,所以寻找低排放的技术和可再生资源称为一个重要课题。

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。

基于STM32的无刷直流电机控制系统设计随着现代工业技术的不断发展，无刷直流电机在各行各业中得到了广泛的应用。

无刷直流电机具有结构简单、效率高、寿命长等优点，因此在工业控制系统中得到了广泛的应用。

为了更好地满足工业生产的需求，研发出一套基于STM32的无刷直流电机控制系统，对于提高工业生产效率、减少人力成本具有非常重要的意义。

1. 系统设计需求1.1 电机控制需求电机控制系统需要能够实现对无刷直流电机的启动、停止、加速、减速等控制功能，以满足不同工业生产环境下的需求。

1.2 控制精度要求控制系统需要具有较高的控制精度，能够实现对电机的精确控制，提高生产效率。

1.3 系统稳定性和可靠性系统需要具有良好的稳定性和可靠性，确保在长时间运行的情况下能够正常工作，减少故障率。

1.4 节能环保控制系统需要具有节能环保的特点，能够有效降低能耗，减少对环境的影响。

2. 系统设计方案2.1 选用STM32微控制器选用STM32系列微控制器作为控制系统的核心，STM32系列微控制器具有性能强大、低功耗、丰富的外设接口等优点，能够满足对控制系统的各项要求。

2.2 传感器选型选用合适的传感器对电机运行状态进行监测，以实现对电机的精确控制，提高控制系统的稳定性和可靠性。

2.3 驱动电路设计设计合适的驱动电路，能够实现对无刷直流电机的启动、停止、加速、减速等控制，并且具有较高的控制精度。

2.4 控制算法设计设计优化的控制算法，能够实现对电机的精确控制，提高控制系统的稳定性和可靠性，同时具有节能环保的特点。

3. 系统实现与测试3.1 硬件设计按照系统设计方案，完成硬件设计，并且进行相应的电路仿真和验证。

3.2 软件设计编写控制系统的软件程序，包括控制算法实现、传感器数据采集和处理、驱动电路控制等方面。

3.3 系统测试对设计好的控制系统进行各项功能测试，包括启动、停止、加速、减速等控制功能的测试，以及系统稳定性和可靠性的测试。

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。

的发展，直流电机因其具有良好的启动、制动和调速性能，已经广泛运用于工业控制、机械制造、电力电子等领域。

在现代工业控制领域里，通常需要对电动机的转速进行准确有效的控制，而精确控制的前提是需要对电机转速进行准确的测量，目前对电机转速测量的主要方法有：接触式测量，需要把传感器安装在转轴上，测量不方便；光电非接触式测量，这种测量方法需要电机部分外露，对测量和安装带来极大的不便。

本系统采用非接触式直流电动机转速检测装置，无需对电机本身或内部进行改装固定，只需要在电机外部安装电磁感应探头，利用电机内磁场的变化就可以准确的测量电机的转速。

1 系统方案的设计本系统通过自制的电磁感应传感器采集电动机的转速，采集到的信号通过滤波电路、放大电路、比较电路整形之后，由STM32的计数器获取电机磁场变化频率，进而转化出电机的转速,由STM32处理后通过OLED显示电机的转速值等信息。

测量的线性和精度同样由硬件调试得到，软件作为精度补偿，通过STM32的线性算法和补偿算法来得到相当高的精度。

■1.1 主控器件的选择采用 STM32（STM32F103C8T6）作为核心控制，它具有多功能定时器、功耗低、速度高、稳定性强、性价比高等特点，既可以满足作品要求，同时也简化了外部电路。

具有最高72MHz 的 CPU 工作频率和很强的控制和运算能力，能够实现一些复杂的控制和运算功能，对与实现输出脉冲波有良好的周期精度，满足系统要求。

■1.2 显示屏的选择采用 OLED液晶屏。

此款液晶能使人机交互显得更加人性化，具有可触摸屏，功耗小，体积适中，非常适合于少感器难度大、但是采集精度高、对于任意电机的适用性强）。

传感器的信号随电机内磁场的变化而变化，所以感应电流和转速之间具有线性关系的，且容易通过硬件电路及程序算法进行校正。

（1）采用C型电感型探头（如图1）此传感器使用单一线圈对信号进行采集。

该电路的优点是采集信号的范围更广。

但是，当电机转速低时，电机供电电压低，电机产生的磁场弱，然而电路的噪声是一定的，此时C型探头接收到其他磁极的干扰也会增加，导致信号的信噪比不高，使后续电路的处理难度加大，且容易出现不稳定的触发。

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。

基于stm32的电机调速系统设计本文主要介绍了一种基于STM32的电机调速系统的设计方案。

该系统通过采用STM32单片机作为主控芯片，结合电机驱动模块和传感器模块，实现了电机的精确调速和位置控制。

具体来说，本文首先介绍了电机调速系统的基本原理和应用场景，然后分别介绍了STM32单片机的硬件架构和软件开发环境，接着详细介绍了电机驱动模块和传感器模块的设计原理和实现方法，最后进行了系统测试和性能评估，并给出了优化方案和未来发展方向。

在电机调速系统的设计中，STM32单片机作为主控芯片，具有高性能、低功耗、易于扩展等优点。

同时，通过合理的电机驱动模块和传感器模块的设计，能够实现电机的精确调速和位置控制，满足不同的应用需求。

例如，在机械加工、自动化生产、环境控制等领域均有广泛的应用。

在STM32单片机的硬件架构和软件开发环境方面，本文介绍了STM32F103C8T6型号的主要硬件特性和基于Keil C51开发环境的软件开发方法。

该型号具有72MHz的主频、64KB的Flash存储器、20KB 的SRAM存储器等特点，能够满足电机调速系统的实际需求。

同时，通过Keil C51开发环境的使用，能够方便地进行软件开发、调试和优化。

在电机驱动模块和传感器模块的设计方面，本文分别介绍了直流电机和步进电机的驱动原理和实现方法，以及光电编码器和霍尔传感器等位置传感器的选择和应用。

通过合理的电机驱动和位置反馈控制，能够实现电机的稳定调速和精确定位。

在系统测试和性能评估方面，本文利用实际的电机调速系统进行了测试和评估。

通过测试，发现该系统具有良好的稳定性、精确性和可靠性，能够满足实际应用需求。

同时，本文还给出了优化方案和未来发展方向，以便更好地满足不同应用场合的需求。

开题报告基于stm32开题报告基于STM32一、引言STM32是一种由STMicroelectronics公司生产的32位单片机系列，它具有高性能、低功耗和丰富的外设资源等特点，广泛应用于各种嵌入式系统中。

本文将围绕基于STM32的开题报告展开讨论，介绍STM32的特点以及在开题报告中的应用。

二、STM32的特点1. 高性能：STM32系列单片机采用ARM Cortex-M内核，具有高性能的处理能力和优秀的运算速度，能够满足复杂系统的需求。

2. 低功耗：STM32单片机采用了先进的低功耗技术，能够在功耗较低的情况下保持高性能，适用于电池供电或对功耗要求较高的应用场景。

3. 丰富的外设资源：STM32单片机内置了大量的外设资源，包括通用输入输出口（GPIO）、模拟数字转换器（ADC）、串行通信接口（USART/SPI/I2C）等，能够满足各种外设的需求。

三、开题报告中的应用在开题报告中，基于STM32的应用主要包括以下几个方面。

1. 系统设计：利用STM32的高性能和丰富的外设资源，可以实现复杂系统的设计。

例如，可以利用STM32实现智能家居系统，通过GPIO控制灯光、温度传感器等外设，实现智能化的家居控制。

2. 数据采集与处理：STM32内置的模拟数字转换器（ADC）可以用于采集各种传感器的数据，如温度、湿度、光强等。

通过编程，可以实现对采集到的数据进行处理和分析，为后续的研究工作提供数据支持。

3. 通信与控制：STM32具有丰富的串行通信接口，如USART、SPI和I2C，可以与其他设备进行通信。

在开题报告中，可以利用这些接口与其他设备进行数据交互，实现数据的传输和控制。

4. 系统调试与优化：在开题报告中，可以利用STM32的调试功能对系统进行调试和优化。

通过调试工具，可以实时监测系统的运行状态，查找问题并进行修复，提高系统的稳定性和性能。

四、开题报告基于STM32的挑战和解决方案基于STM32的开题报告在实践中可能会遇到一些挑战，如硬件设计、软件编程和系统调试等方面的问题。

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。

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与电气工程学院专业：电子信息工程学生：指导教师：薛晓完成日期2014 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）直流无刷电机的控制系统设计与实现Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation总计： 21 页表格： 2 个插图： 27 幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）直流无刷电机控制系统设计与实现Design of Brushless DC Motor Controller and Implementation学院（系）：电子与电气工程学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师（职称）：薛晓（讲师）评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nanyang Institute of Technology直流无刷电机控制系统设计与实现电子信息工程专业[摘要]直流无刷无感直流电机具有体积小、调速性能好、重量轻、效率高等优点，目前在很多领域得到了的应用。

本课题设计的是无刷无感直流电机的控制，包括无刷直流电机无位置传感器控制系统和无刷无感直流电机的基本结构、工作原理、数学模型等理论进行了分析和论述，为直流电机的控制提供理论依据。

用matlab guide设计了上位机界面来进行PID参数的整定。

本课题设计了直流无刷电机的控制系统并进行了调试。

用STM32进行控制。

实验结果表明设计的转子位置检测可以很好的检测电机的反电势过零点信号，进而保证电机的正确换相和稳定运行。

整个系统可以控制无刷无感直流电机顺利启动，并通过滑动变阻器实现电机的调速。

[关键词] 无刷直流电机；电机驱动；换相；反电势Design of Brushless DC Motor Controller and ImplementationElectronic Information Engineering SpecialtyAbstract:The brushless DC motors have the advantage of small,good debugging performance,low weight,and high efficiency. So it has been widely used now. And this restricts the industrial drive applications,After the attachment with sensorless control. This paper mainly reserches the sensorless control technology for BLDCM,designs and control BLDCM without position sensor. I use MATLAB guide to debug PID parameter.designing a controller of brushless DC motor and do some experiments for this control system. I use the STM32 MCU as the core microprocessor of hardware system.The results of the experiment show that the rotor position detection system can perfectly detect the location of back-EMF zero-crossing signal,and ensuring the correct motor commutation and stable operation.The whole control system can control the brushless DC motor stating smoothly,and use the Sliding rheostat to achieve speed control.Key words：Brushless dc motor；motor drive；commutation; back-emf目录1 引言 (1)1.1 题目综述 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 课题设计的主要内容 (1)2 系统设计目标和设计方案 (2)2.1系统设计目标 (2)2.2控制系统结构总体框图的设计 (2)2.3硬件系统方案论证 (3)2.3.1 控制器芯片选型 (3)2.3.2 无刷直流电机的选型 (3)2.3.3驱动电路的选型 (4)2.3.4位置检测器件选型 (4)3控制系统的工作原理和硬件设计 (5)3.1直流无刷电机的工作原理 (5)3.2无刷电机的反电势法位置检测原理 (6)3.3电源模块 (6)3.4 MCU控制模块 (7)3.5 IPM功率模块 (8)3.6反电势位置检测模块 (10)3.7 隔离电路设计 (10)3.8 速度改变电路设计 (11)4 系统软件设计 (11)4.1软件总体设计 (11)4.2软件总体设计流程图 (12)4.3无刷无感直流电机开环启动模块 (12)4.4无刷直流电机位置检测及电机转速模块 (13)4.5 AD采样改变PWM占空比模块 (14)4.6 PID计算模块 (14)4.7 matlab gui 串行通信界面设计 (15)5直流无刷无感电机测试结果及结果分析 (16)5.1 H_PWM_L_PWM的波形 (16)5.2端电压对地波形 (16)5.3位置检测波形 (17)5.4电流波形 (17)5.5实物图 (18)结束语 (19)参考文献 (20)致谢..................................................... 错误！未定义书签。

毕业设计开题报告
题目：基于STM32的直流无刷电动机
调速系统设计
学院：
学生：
学号：
指导教师：
完成时间：
四、所需条件及落实措施：
1.理论基础：
常用无刷直流电机的逆变器采用三相桥式主回电路的控制方式一般有2 种：二二
导通模式和三三导通模式，根据图2换相时序图可知，这两种工作方式，一个周期
都存在6 种导通状态，以60°电角度为间隔改变。

由于两种导通模式相比较，二二导通较三三导通方式电磁转矩更大，稳定性更好，而且结合本文的反电动势检测法，使控制更为简单。

所以本系统设计采用的是传统的二二导通模式，即任意时刻都有而且只有2 只开关管导通。

可以推出功率管的导通顺序依次是：T6、T1-> T1、T2-> T2、T3-> T3 、T4 ->T4、T5-> T5、T6。

每个功率管导通120°电角度，之间间隔60°电角度，并处于关断状态，可以很好的避免死区的产生而发生主回路直通短路，此种工作方式称为两相导通星型三相6 状态方式。

由此可见逆变器功率管的换相时刻精准确定就成为了调速控制的重中之重。

图2 直流无刷电动机的工作原理
2.设备和器材：
示波器、万用表、电烙铁、焊锡丝、螺丝刀、直流无刷电动机、导线若干、电子元。