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数字式直流电机调速控制系统摘要直流调速具有调速范围宽，调速平滑，启动转矩大，启动性能好等优点，因而在工业传动系统中得到广泛的应用，传动直流调速系统的触发器以及调节器都是由模拟电路来实现，具有很多缺点。
微机数字控制系统其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。
所以在各个方面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛。
本文属于电机控制类的设计。
该设计综合运用了电机学、单片机原理、EDA设计、电力拖动自动控制系统和Matlab仿真技术等课程的知识，设计出数字式直流电动机的调速控制系统原理图，编制了详细的软件流程，并利用Matlab/Simulink作出仿真分析。
本设计对单片机系统常用芯片介绍较为详细，对利用Matlab语言部分模块进行点机控制、电路仿真有一定的研究。
经测试各项性能指标优于模拟直流调速系统，响应速度快，可能实现比较复杂的控制算法，从而能够实际的应用到生产生活中，满足现代化生产的需要。
关键词：单片机；双闭环；直流电机；数字式；Matlab/SimulinkDigital DC motor speed control systemABSTRACTThe DC speed control has the followiing excellence：the range of speed regulation is very wide；the characteristic of speed regulation is smooth；the torque of commissioning is strong；high performance of commssioning and so on. So it’s widly used in industrial drive systerm.The trigger and regulator of the DC industrial speed governing systerm are achieved by imitate circuit，which has many disadvangtage. Furthermore, the control software of digital control system can carry through logical judgment and sophisticated operation, and it has the control laws of optimality, adaptive trait, nonlinear and intelligence, which are different from the ordinary linear adjustability. In many aspects the function of digital control system has exceeded analog control system and is being used widely.In this paper, which belongs to the motor control class design. The design of the integrated use of motor learning, principle, EDA design, automatic control system and Matlab simulation technology course knowledge, design a digital DC motor speed control system schematic diagram, has prepared a detailed software process, and the use of Matlab / Simulink make simulation analysis. The design of the single chip microcomputer system commonly used a more detailed introduction, on the use of Matlab language module point machine control, circuit simulation has certain research.My paper is a digital DC speed control system and 89C51 single-chip computer.Then introduce and analyze the characteristics of single-chip，at last，design the software of the digital DC motor speed control system，including the main program and subprogram.It’s better than the Imitated DC Speed Control System Going through testing every performance parameter. As a result, the digital DC speed control system could be applied into production and ordinary life to satisfy the needs of modern manufacture.Keywords：Single-chip computer；Double closed-loop ；DC speed control system；Digital model；Matlab/Simulink目录第1章绪论 (4)1.1数字式直流调速控制技术 (4)1.2设计的意义 (4)1.3本文主要工作 (5)第2章硬件电路结构 (6)第3章系统软件设计 (8)3.1单片机软件开发流程 (8)3.2主程序设计 (9)3.3中断服务程序设计 (16)第4章仿真分析 (23)4.1S IMULINK系统动态结构仿真模型的建立及仿真参数的设置 (23)4.2双闭环系统的仿真结果 (24)4.3电流环参数改变时对动态特性的影响 (25)4.4转速环参数改变时对动态特性的影响 (26)结束语 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第1章绪论近年来，虽然交流变频调速技术快速发展并不断在更广泛的领域得到应用，但实际上在很多场合直流驱动依然拥有大量的用户，包括旧设备的改造以及新设备上的应用；我们所了解的国内各主要直流电动机厂商这几年的出产量也在连续增长。
电子工艺课程设计报告姓名卢星星班级T983-6学号20090830616指导老师王思山标题直流电机调速与控制系统设计一．课程设计课题总体分析1.1 直流电机调速原理图1.1所示电枢电压为Ua，电枢电流为Ia，电枢回路总电阻为Ra,电机常数Ca，励磁磁通量是￠。
根据KVL方程：电机转速n=(Ua-IaRa)/Ca￠,其中，对于极对数p，匝数为N，电枢支路数为a的电机来说：电机常数Ca=pN/60a,意味着电机确定后，该值是不变的。
而在Ua-IaRa中，由于Ra仅为绕组电阻，导致IaRa非常小，所以Ua-IaRa 约等于Ua。
由此可见我们改变电枢电压时，转速n即可随之改变。
图1.1直流电机原理图1.2 系统硬件组成原理调速系统硬件原理框图 1.2 图直流电机调速系统硬件原理框图如图1.2所示，以89C51单片机为控制核心，包括测速电路、电源电路、数模转换电机驱动电路、显示电路、键盘控制电路。
1.3 直流电动机转速控制系统的工作原理直流电动机的转速与施加于电动机两端的电压大小有关。
本系统用DAC0832控制输出到直流电动机的电压的方法来控制电动机的转速。
当电动机转速小于设定值时，DAC0832芯片的输出电压增大，当大于设定值时则DAC0832芯片输出电压减小，从而使电动机以设定的速度恒速旋转。
我们采用比例调节器算法。
控制规律：Y=KPe(t)+KI式中：Y---比例调节器输出，KP---比例系数，KI ---积分系数e(t)---调节器的输入，一般为偏差值。
系统采用了比例积分调节器，简称PI调节器，使系统在扰动的作用下，通过PI 调节器的调节器作用使电动机的转速达到静态无差，从而实现了静态无差。
无静差调速系统中，比例积分调节器的比例部分使动态响应比较快（无滞后），积分部分使系统消除静差。
1.4 转速测量电路原理转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。
其单位为r/min。
转速的测量方法很多，由于转速是以单位时间内的转数来衡量的，因此采用霍尔元器件测量转速是较为常用的一种测量方法。
直流伺服电机调速控制系统解析，直流伺服电机的调速控制方式直流伺服电机速度控制单元的作用是将转速指令信号转换成电枢的电压值，达到速度调节的目的。
现代直流电机速度控制单元常多采用晶闸管（可控硅，SCR）调速系统和晶体管脉宽调制（PWM）调速系统。
调速的概念有两个方面的含义：（1）改变电机转速：当指令速度变化时，电机的速度随之变化，并希望以最快的加减速达到新的指令速度值；（2）当指令速度不变化时，电机的速度保持稳定不变。
为调节电机转速和方向，需对直流电压的大小和方向进行控制，如何控制？直流伺服电机速度控制单元的作用：将转速指令信号转换成电枢的电压值，达到速度调节的目的。
直流电机速度控制单元常采用的调速方法：晶闸管（可控硅）调速系统；晶体管脉宽调制（PWM）调速系统。
1、晶闸管调速系统在交流电源电压不变的情况下，当改变控制电压Un*时，通过控制电路和晶闸管主电路改变直流电机的电枢电压Ud，得到控制电压Un*所要求的电机转速。
电机的实际电压Un作为反馈与Un*进行比较，形成速度环，达到改善电机运行时的机械特性的目的。
晶闸管调速系统主电路采用大功率晶闸管。
大功率晶闸管的作用：（1）整流。
将电网交流电源变为直流；将调节回路的控制功率放大，得到较高电压与较大电流以驱动电机。
（2）逆变。
在可逆控制电路中，电机制动时，把电机运转的惯性能转变为电能，并回馈给交流电网，实现逆变。
为了对晶闸管进行控制，必须设有触发脉冲发生器，以产生合适的触发脉冲。
该脉冲必须与供电电源频率及相位同步，保证晶闸管的正确触发主回路由大功率晶闸管构成的三相全控桥式反并接可逆电路，分成二大部分（Ⅰ和Ⅱ），每部分内按三相桥式连接，二组反并接，分别实现正转和反转。
各有一个可控硅同时导通，形成回路。
为了保证合闸后两个串联的晶闸管能够同时导通或电流截止后再导通，必须对共阳极组的1个晶闸管和共阴极组的1个晶闸管同时发出触发脉冲。
晶闸管调速系统采用的是大功率晶闸管，它的作用有两个，一是用作整流，将电网交流电源变为直流；二是在可逆控制电路中，电机制动时，把电机运转的惯性能转变为电能，并回馈给交流电网，实现逆变。
直流电机调速的PLC控制背景：使用直流电机有许多优点如：电机调速经济，控制方便；机械特性较硬，稳定性较好；PLC电动机转速控制可以完成了液位控制、直流电动机旋转控制组态图，使得操作人员通过计算机屏幕对现场的运行情况一目了然。
用户可以通过组态图随时了解、观察并掌握整个控制系统的工作状态，必要时还可以通过界面向控制系统发出故障报警，进行人工干预。
一、硬件输入输出接口电路实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。
输入输出接口电路要有良好的电隔离和滤波作用。
1.输入接口电路输入输出信号分为开关量、模拟量及数字量。
可编程控制器的一个重要特点就是所有的输入输出信号全部经过了隔离，无论任何形式的输入输出最终都是经过光电偶合口或继电器将信号传入/送出PLC。
由于生产过程中使用的各种开关、按钮、传感器等输入器件直接接到PLC输入接口电路上，为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，输入接口电路必须有很强的抗干扰能力[1]。
2.输出接口电路根据驱动负载元件不同可将输出接口电路分为三种形式：一种是继电器输出型，CPU接通继电器的线圈，继而吸合触点，而触点与外线路构成回路；另一种是晶体管输出，它是通过光偶合使开关晶体管通断以控制外电路；再一种就是可控硅输出型，这里的可控硅是采用光触发型的。
二、软件第一部分为系统监控程序。
它是每一个可编程控制器成品必须包括的部分，是由可编程控制器的制造者编制的，用于控制可编程控制器本身的运行。
另一部分为用户程序。
它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。
这里主要介绍监控程序。
系统管理程序是监控程序中最重要的部分，整个可编程控制器的运行都由它主管。
管理程序又分为三个部分：第一部分是运行管理，控制可编程控制器何时输入、何时输出、何时自检等等，进行时间上的分配管理。
第二部分进行存储空间的管理，即生成用户环境，由它规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数存储地址转化为实际的数据格式及物理存放地址。
