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基于单片机的直流伺服电机脉冲宽度调制控制系统的设计直流伺服电机脉冲宽度调制（PWM）控制系统是一种常见的控制电机速度和位置的方法。
在这篇文章中，我们将详细介绍基于单片机的直流伺服电机PWM控制系统的设计。
1.引言：直流伺服电机是一种常见的用于机器人、工业自动化和航空航天等领域的电机，它具有速度和位置控制的能力。
脉冲宽度调制技术是一种常用的控制直流电机速度和位置的方法，通过在一定周期内改变PWM信号的脉冲宽度，可以控制电机的转速和转向。
2.系统结构：（1）电源模块：用于提供电机驱动需要的直流电源。
（2）运动控制模块：用于控制电机的转速和转向，并生成PWM信号。
（3）PWM发生器：用于生成PWM信号的方波信号。
（4）驱动器：用于将PWM信号转换成电机驱动信号。
（5）电机：用于产生机械运动。
3.PWM信号生成：PWM信号的生成是整个系统的关键步骤，它决定了电机的转速和转向。
（1）选择合适的单片机：选择具有PWM输出功能的单片机作为控制芯片，常用的有AVR、PIC等系列。
（2）设定PWM周期：根据电机的需求，设定合适的PWM周期，通常周期在几十毫秒到几百毫秒之间。
（3）设定PWM占空比：根据转速和转向的需求，设定合适的PWM占空比，通常占空比在0%到100%之间。
（4）编程生成PWM信号：利用单片机的PWM输出功能，编程生成设定好的PWM信号。
4.电机驱动：电机驱动模块负责将PWM信号转换成电机驱动信号。
通常采用H桥驱动器来实现，H桥驱动器可以控制电机的正转和反转。
（1）选择合适的H桥驱动器：根据电机的电流和电压需求，选择合适的H桥驱动器。
（2）连接H桥驱动器：将控制信号连接到H桥驱动器的控制端口，将电机的电源和地线连接到驱动器的电源和地线端口。
（3）编程控制H桥驱动器：利用单片机的IO口，编程产生控制信号，控制H桥驱动器的输出。
5.运动控制：运动控制模块负责接收用户输入的速度和位置指令，并将其转换成合适的PWM信号。
电子信息与电气工程系课程设计报告设计题目：直流伺服电机控制系统设计系别：电子信息与电气工程系年级专业：学号：学生姓名：2006级自动化专业《计算机控制技术》课程设计任务书摘要随着集成电路技术的飞速发展，微控制器在伺服控制系统普遍应用，这种数字伺服系统的性能可以大大超过模拟伺服系统。
数字伺服系统可以实现高精度的位置控制、速度跟踪，可以随意地改变控制方式。
单片机和DSP在伺服电机控制中得到了广泛地应用，用单片机作为控制器的数字伺服控制系统，有体积小、可靠性高、经济性好等明显优点。
本设计研究的直流伺服电机控制系统即以单片机作为核心部件,主要是单片机为控制核心通过软硬件结合的方式对直流伺服电机转速实现开环控制。
对于伺服电机的闭环控制，采用PID控制，利用MATLAB软件对单位阶跃输入响应的PID 校正动态模拟仿真，研究PID控制作用以及PID各参数值对控制系统的影响，通过试凑法得到最佳PID参数。
同时能更深度地掌握在自动控制领域应用极为广泛的MATLAB软件。
关键词：单片机直流伺服电机 PID MATLAB目录1.引言 ...................................................... 错误!未定义书签。
2．单片机控制系统硬件组成.................................... 错误!未定义书签。
微控制器................................................ 错误!未定义书签。
DAC0808转换器.......................................... 错误!未定义书签。
运算放大器............................................... 错误!未定义书签。
按键输入和显示模块....................................... 错误!未定义书签。
描述直流伺服电机的三环控制系统结构下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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成绩运动控制系统课程设计题目: 基于单片机的直流伺服电机PWM控制系统院系名称: 电气工程学院专业班级: xxx 学生姓名: xxx 学号: xxxx 指导教师: 石庆生评语：摘要单片机是应控制领域应用的要求而出现的，随着单片机的迅速发展，起应用领域越来越广。
尽管目前已经发展众多种类的单片机，但是应用较广、也是最成熟的还是最早有Intel开发的MCS-51系列单片机（51系列单片机）。
51系列单片机应用系统已经成为目前主流的单片机应用系统。
直流电机脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation—简称PWM）调速产生于20世纪70年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜，自动记录仪表等的驱动，后来用于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展，PWM技术得到了高速发展，各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。
而MCS—51系列单片机作为应用最广泛的单片机之一，却没有PWM 输出功能，本课设采用配合软件的方法实现了MCS—51单片机的PWM输出调速功能，这对精度要求不高的场合时非常实用的。
目录1、前言 (1)1.1单片机的发展史 (1)1.2本设计任务 (1)2、总体设计方案 (2)3、硬件电路设计 (2)3.1硬件组成 (2)3.2主要器件功能介绍 (3)3.2.1直流伺服电机简介 (3)3.2.2 PWM简介及调速原理 (4)3.2.3 传感器选择 (5)3.3电路组成 (6)3.3.1 晶振电路 (6)3.3.2 复位电路 (6)3.3.3 单相桥式整流电路 (7)3.3.4 调制电路 (7)4、系统软件设计 (8)4.1系统简介及原理 (8)4.2系统设计原理 (8)4.3程序流程图 (10)5、建模 (11)5.1控制框图 (11)5.2参数计算 (12)5.3PWM变换器环节的数学模型 (14)5.4仿真结果图 (14)总结 (16)参考文献 (17)附件1：汇编设计 (18)附件2： (20)1、前言1.1 单片机的发展史单片机作为微型计算机的一个重要分支,应用面很广,发展很快。
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论一、引言在当今高科技飞速发展的时代，永磁直流伺服电机调速系统在各类设备中得到了广泛的应用。
作为一种将电能转换为机械能的高效、高性能电机，永磁直流伺服电机具有出色的调速性能和控制特性。
本课程设计旨在使学生掌握永磁直流伺服电机调速系统的基本原理、组成及设计方法，培养学生解决实际工程问题的能力。
二、永磁直流伺服电机调速系统概述1.永磁直流伺服电机的原理永磁直流伺服电机是基于永磁材料制成的电机，其工作原理是利用永磁体产生的磁场与电枢绕组产生的电流相互作用，从而实现电机的转矩输出。
2.永磁直流伺服电机的特点永磁直流伺服电机具有以下特点：（1）高效率：由于采用永磁材料，使得电机的磁损减小，从而提高了电机的整体效率。
（2）高精度：具有很好的位置控制性能和速度控制性能，能够实现精确的定位和速度调节。
（3）响应快：电机转矩响应速度快，有利于提高系统的动态性能。
（4）可靠性高：采用永磁材料，使得电机具有更高的可靠性和稳定性。
3.永磁直流伺服电机调速系统的组成永磁直流伺服电机调速系统主要由以下几部分组成：（1）永磁直流伺服电机：作为系统的执行元件，负责将电能转换为机械能。
（2）控制器：对电机进行控制，实现电机的速度、位置等参数的调节。
（3）驱动器：将控制器发出的信号转换为电机所需的驱动电流。
（4）传感器：用于实时检测电机的工作状态，将检测信号反馈给控制器。
三、课程设计目的和意义课程设计旨在使学生深入理解永磁直流伺服电机调速系统的原理和组成，掌握系统的设计方法和实际应用。
通过课程设计，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生在实际工程中的创新能力。
四、课程设计内容和步骤1.设计要求根据实际工程需求，设计一款具有良好调速性能和控制特性的永磁直流伺服电机调速系统。
2.设计原理分析永磁直流伺服电机调速系统的工作原理，了解各部分的作用和相互关系。
3.设计流程（1）确定设计目标和技术参数。
（2）选择合适的永磁直流伺服电机。
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论1. 引言永磁直流伺服电机调速系统是现代工业自动化控制领域中的重要组成部分。
随着科技的发展和工业自动化水平的提高，对精密控制和高效能的需求越来越迫切。
永磁直流伺服电机调速系统可以实现对电机的精确控制，具有响应速度快、控制精度高、负载适应能力强等优点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
本课程设计将围绕永磁直流伺服电机调速系统展开，通过对系统的建模、参数设计、控制策略选择等方面的研究，旨在使学生深入了解和掌握永磁直流伺服电机调速系统的原理和应用。
2. 研究背景在工业生产过程中，对电机的调速要求越来越高。
传统的直流电机调速系统存在着调速范围窄、调速精度低、响应速度慢等问题。
而永磁直流伺服电机调速系统则具有调速范围宽、调速精度高、响应速度快等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
永磁直流伺服电机调速系统的研究涉及到电机控制、信号处理、控制策略等多个领域的知识。
通过对系统的建模和仿真分析，可以更好地理解系统的工作原理和特性，并优化系统的控制策略，提高系统的控制性能。
3. 课程设计目标本课程设计的主要目标是使学生掌握永磁直流伺服电机调速系统的原理和应用，具体包括以下几个方面的内容：•了解永磁直流伺服电机调速系统的基本原理和组成结构；•掌握永磁直流伺服电机的数学建模方法；•熟悉永磁直流伺服电机的参数设计和性能分析方法；•理解不同的控制策略，并能根据实际需求选择合适的控制策略；•能够进行永磁直流伺服电机调速系统的仿真和实验。
通过本课程设计的学习，学生将能够掌握永磁直流伺服电机调速系统的设计和调试技能，并能够应用于实际工程项目中。
4. 课程设计内容本课程设计主要包括以下几个内容：4.1 永磁直流伺服电机调速系统的基本原理和组成结构介绍永磁直流伺服电机调速系统的基本原理，包括电机的工作原理、系统的组成结构和工作流程等。
4.2 永磁直流伺服电机的数学建模方法介绍永磁直流伺服电机的数学建模方法，包括电机的动态方程、电机参数的确定和电机模型的建立等。
目录1 前言............................................................................................................... - 0 -1.1 无刷直流电机的开展......................................................................... - 0 -1.2 无刷直流电机的优越性..................................................................... - 0 -1.3 无刷直流电机的应用......................................................................... - 1 -1.4 无刷直流电机调速系统的研究现状和未来开展............................. - 1 -2 无刷直流电机的原理................................................................................... -3 -2.1 三相无刷直流电动机的根本组成..................................................... - 3 -2.2 无刷直流电机的根本工作过程......................................................... - 4 -2.3 无刷直流电动机本体......................................................................... - 5 -2.3.1 电动机定子............................................................................... - 5 -2.3.2 电动机转子............................................................................... - 6 -2.3.3 有关电机本体设计的问题....................................................... - 7 -3 转子位置检测............................................................................................... - 8 -3.1 位置传感器检测法............................................................................. - 8 -3.2 无位置传感器检测法......................................................................... - 9 -4 系统方案设计............................................................................................. - 11 -4.1 系统设计要求................................................................................... - 11 -4.1.1 系统总体框架......................................................................... - 11 -4.2 主电路供电方案选择....................................................................... - 11 -4.3 无刷直流电机电子换相器............................................................... - 13 -4.3.1 三相半控电路......................................................................... - 13 -4.3.2 三相全控电路......................................................................... - 14 -4.4 无刷直流电机的根本方程............................................................... - 15 -4.5 逆变电路的选择............................................................................... - 17 -4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统................................... - 18 -4.6.1 MC33035无刷直流电动机控制芯片...................................... - 18 -4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 ................ - 19 -5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真................................................... - 22 -5.1 电源、逆变桥和无刷直流电机模型............................................... - 23 -5.2 换相逻辑控制模块........................................................................... - 24 -5.3 PWM调制技术.................................................................................... - 29 -5.3.1 等脉宽PWM法......................................................................... - 31 -5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法..................................................... - 31 -5.4 控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计............................... - 31 -5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析................................... - 33 -5.5.1 起动，阶跃负载仿真............................................................. - 33 -5.5.2 可逆调速仿真......................................................................... - 35 -6 总结和体会................................................................................................. - 37 -无刷直流电机调速控制系统设计1前言直流无刷电机，无机械刷和换向器的直流电机，也被称为无换向器直流电动机。
《伺服控制系统课程设计》指导书⾃动化与电⼦⼯程学院⼆零⼀⼋年⼗⽉⼀、伺服控制系统课程设计的意义、⽬标和程序 (3)⼆、伺服控制系统课程设计内容及要求 (5)三、考核⽅式和报告要求 (11)⼀、伺服控制系统课程设计的意义、⽬标和程序（⼀）伺服控制系统程设计的意义伺服控制系统课程设计是⾃动化专业⼈才培养计划的重要组成部分，是实现培养⽬标的重要教学环节，是⼈才培养质量的重要体现。
通过伺服控制系统课程设计，可以培养考⽣⽤所学基础课及专业课知识和相关技能，解决具体的⼯程问题的综合能⼒。
本次课程设计要求考⽣在指导教师的指导下，独⽴地完成伺服控制系统的设计和仿真，解决与之相关的问题，熟悉伺服控制系统中控制器设计与整定、电机建模和仿真和其他检测装置的选型以及⼯程实践中常⽤的设计⽅法，具有实践性、综合性强的显著特点。
因⽽对培养考⽣的综合素质、增强⼯程意识和创新能⼒具有⾮常重要的作⽤。
伺服控制系统课程设计是考⽣在课程学习结束后的实践性教学环节；是学习、深化、拓宽、综合所学知识的重要过程；是考⽣学习、研究与实践成果的全⾯总结；是考⽣综合素质与⼯程实践能⼒培养效果的全⾯检验；也是⾯向⼯程教育认证⼯作的重要评价内容。
（⼆）课程设计的⽬标课程设计基本教学⽬标是培养考⽣综合运⽤所学知识和技能，分析与解决⼯程实际问题，在实践中实现知识与能⼒的深化与升华，同时培养考⽣严肃认真的科学态度和严谨求实的⼯作作风。
使考⽣通过综合课程设计在具备⼯程师素质⽅⾯更快地得到提⾼。
对本次课程设计有以下⼏⽅⾯的要求:1.主要任务本次任务在教师指导下，独⽴完成给定的设计任务，考⽣在完成任务后应编写提交课程设计报告。
2.专业知识考⽣应在课程设计⼯作中，综合运⽤各种学科的理论知识与技能，分析和解决⼯程实际问题。
通过学习、研究和实践，使理论深化、知识拓宽、专业技能提⾼。
3.⼯作能⼒考⽣应学会依据课程设计课题任务进⾏资料搜集、调查研究、⽅案论证、掌握有关⼯程设计程序、⽅法和技术规范。
伺服电机设计方案1. 引言伺服电机是一种能够通过反馈信号来控制输出位置、速度或力矩的电机。
它广泛应用于机械、自动化、机器人等领域。
本文将介绍伺服电机的设计方案，从电机选型、控制系统设计以及应用注意事项等方面进行阐述。
2. 电机选型在进行伺服电机设计前，首先需要进行电机选型。
电机选型的关键是根据实际应用需求确定电机参数，例如额定功率、电压、转速范围等。
同时，还要考虑电机的尺寸、重量、使用环境和成本等因素。
常见的伺服电机类型包括直流伺服电机（DC Servo Motor）、步进伺服电机（Stepper Servo Motor）和交流伺服电机（AC Servo Motor）。
根据具体应用需求，选择合适的电机类型。
3. 控制系统设计伺服电机的控制系统设计是确保电机准确控制和稳定性的关键。
一个典型的伺服电机控制系统包括以下几个部分：3.1 反馈传感器反馈传感器用于感知电机的转动角度、速度和位置等信息，并将这些信息反馈给控制系统。
常用的反馈传感器包括编码器（Encoder）、霍尔传感器（Hall Sensor）和光电传感器（Photoelectric Sensor）。
选择合适的反馈传感器能够提高伺服电机的控制精度。
3.2 控制器控制器是伺服电机控制系统的核心部分，它负责接收来自反馈传感器的信号，并通过算法计算出反馈信号与设定值之间的误差，并产生控制信号输出给电机驱动器。
常见的控制器类型包括PID控制器、模糊控制器和自适应控制器。
选择合适的控制器能够保证伺服电机的稳定性和控制精度。
3.3 电机驱动器电机驱动器用于控制电机的运行，接收控制器发出的信号，并将其转换为合适的电流、电压或脉冲信号。
不同类型的伺服电机需要配备相应的电机驱动器。
在选购电机驱动器时，要考虑驱动器的功率范围、响应速度和保护功能等。
4. 应用注意事项设计伺服电机时，还需要注意以下几个方面：4.1 温度控制伺服电机在长时间运行中会产生热量，需要进行合理的散热设计，以避免过热对电机和控制系统的影响。
伺服电机设计步骤一、确定应用需求在设计伺服电机之前，首先需要明确应用需求，包括以下几点：1. 负载类型：确定电机需要承受的负载类型，如扭矩、力、力矩等。
2. 运动方式：确定电机的运动方式，如直线、旋转等。
3. 控制精度：确定电机需要达到的控制精度。
4. 速度范围：确定电机需要承受的最大和最小速度范围。
5. 环境条件：考虑电机所处的环境条件，如温度、湿度、尘埃、振动等。
二、选择电机类型根据应用需求，选择适合的电机类型。
伺服电机通常分为以下几种类型：1. 直流伺服电机：适用于对控制精度和速度范围要求不高的应用场景。
2. 交流伺服电机：适用于对控制精度和速度范围要求较高的应用场景。
3. 步进电机：适用于对精度要求不高的应用场景，具有价格优势。
4. 直线电机：适用于直线运动控制的应用场景。
5. 旋转电机：适用于旋转运动控制的应用场景。
三、确定电机规格根据应用需求和选择的电机类型，确定电机的规格，包括以下几点：1. 功率：根据负载类型和运动方式，选择合适的电机功率。
2. 转速：根据最大和最小速度范围，选择合适的电机转速。
3. 扭矩：根据负载类型和控制精度要求，选择合适的电机扭矩。
4. 尺寸：根据安装空间和使用环境，选择合适的电机尺寸。
5. 质量：根据负载要求和使用环境，选择合适的电机质量。
6. 可靠性：考虑电机的可靠性和寿命，选择符合应用需求的电机。
7. 成本：考虑电机的成本和性价比，选择符合预算的电机。
四、设计控制系统根据应用需求和选择的电机类型及规格，设计控制系统，包括以下几点：1. 选择合适的控制器：根据应用需求和电机的控制特点，选择合适的控制器，如PLC、运动控制卡等。
2. 设计控制电路：根据控制器和电机的特点，设计控制电路，包括电源电路、速度控制电路、位置控制电路等。
3. 编写控制程序：根据控制需求，编写控制程序，实现电机的速度、位置和运动轨迹控制。
4. 调试控制程序：在实验室环境中对控制程序进行调试和优化，确保控制系统能够准确、稳定地控制电机运动。
第四节 直流电机伺服系统伺服电机是转速及方向都受控制电压信号控制的一类电动机，常在自动控制系统用作执行元件。
伺服电机分为直流、交流两大类。
直流伺服电机在电枢控制时具有良好的机械特性和调节特性。
机电时间常数小，起动电压低。
其缺点是由于有电刷和换向器，造成的摩擦转矩比较大，有火花干扰及维护不便。
直流伺服电动机的结构与一般的电机结构相似，也是由定子、转子和电刷等部分组成，在定子上有励磁绕组和补偿绕组，转子绕组通过电刷供电。
由于转子磁场和定子磁场始终正交，因而产生转矩使转子转动。
由图6-30可知，定子励磁电流产生定子电势F s ，转子电枢电流αi 产生转子磁势为F r ，F s 和F r 垂直正交，补偿磁阻与电枢绕组串联，电流αi 又产生补偿磁势F c ，F c 与F r 方向相反，它的作用是抵消电枢磁场对定子磁场的扭斜，使电动机有良好的调速特性。
永磁直流伺服电动机的转子绕组是通过电刷供电，并在转子的尾部装有测速发电机和旋转变压器（或光电编码器），它的定子磁极是永久磁铁。
我国稀土永磁材料有很大的磁能积和极大的矫顽力，把永磁材料用在电动机中不但可以节约能源，还可以减少电动机发热，减少电动机体积。
永磁式直流伺服电动机与普通直流电动机相比有更高的过载能力，更大的转矩转动惯量比，调速范围大等优点。
因此，永磁式直流伺服电动机曾广泛应用于数控机床进给伺服系统。
由于近年来出现了性能更好的转子为永磁铁的交流伺服电动机，永磁直流电动机在数控机床上的应用才越来越少。
二、直流伺服电机的调速原理和常用的调速方法由电工学的知识可知：在转子磁场不饱和的情况下，改变电枢电压即可改变转子转速。
直流电机的转速和其它参量的关系可用式6-19表示：φe K IRU n -=（6-19） 式中：n ——转速，单位为rpm ；U ——电枢电压，单位为V ； I ——电枢电流，单位为A ；R ——电枢回路总电压，单位为Ω； φ——励磁磁通，单位为Wb （韦伯）； K e ——由电机结构决定的电动势常数。
