直流电机启动系统的设计与仿真毕业论文

摘要自动调速系统主要包括直流调速系统和交流调速系统。

在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。

此外，建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。

直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速，已满足工作机械的要求。

从机械特性上看就是通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和负载机械特性的的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。

运动控制系统中应用最普遍的是自动调速系统。

直流调速系统的控制方式包括，开环控制-按给定值操纵，开环控制—按干扰补偿，闭环控制系统—按偏差调节，复合控制系统。

本文着重对晶闸管电动机调速系统的开环工作机械特性，单闭环有静差和无静差工作的系统静特性，双闭环机械特性和该系统闭环控制特性进行试验研究。

并应用MATLAB软件对系统模型进行了仿真研究。

关键词：直流电机调速；开环；单闭环；双闭环；MATLAB仿真AbstractAutomatic speed control system includes AC variable speed DC drive system and the system. Drag in the high-performance technology, the relatively long period of time almost all the DC electric drive system. In addition, based on feedback control theory based on the principle of DC Speed Control Speed Control is the basis of the exchange. DC converter is artificially or automatically change the speed of DC motor has to satisfy the requirements of mechanical work. Judging from the mechanical characteristics of the motor is by changing the applied voltage and other parameters or methods to change the motor's mechanical properties, thereby changing the motor characteristic and load mechanical characteristics of the intersection, the stable operation of the motor speed change.Control System is the most common is the automatic speed control system. DC speed control system of control methods including, open loop control: control by a given value, open loop control: according to disturbance compensation, closed-loop control system: by bias adjustment, complex control systems. This paper focuses on the SCR motor speed control system of open-loop mechanical properties of the work, single loop with static error and poor working system with no static static properties, mechanical properties and the double closed-loop system closed-loop control characteristics were tested. And apply the MATLAB software system model was simulated. ,Keywords: DC motor speed; open loop; single loop; double loop; MATLAB simulation目录第1章绪论 (5)1.1直流调速系统的形成及发展概况 (5)1.2课题的提出及研究意义 (6)1.3课题分析与研究计划 (8)1.4社会经济效益 (8)第2章晶闸管直流调速系统开环特性 (10)2.1直流调速系统的动态指标 (10)2.2晶闸管电动机直流调速系统存在的问题 (12)2.3晶闸管开环直流调速系统与开环机械特性 (13)第3章转速负反馈单闭环直流调速系统的分析 (17)3.1转速负反馈单闭环直流调速系统的问题的提出 (17)3.2闭环调速的特性 (19)3.3开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系 (20)3.4转速负反馈控制的规律 (22)3.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析 (24)3.6反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件 (25)3.7关于PI调节器 (25)3.8无静差直流调速系统及其稳态参数计算 (28)第4章转速、电流双闭环调速系统及特性 (31)4.1转速、电流双闭环调速系统的工作原理 (31)4.2双闭环直流调速系统的组成 (33)4.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 (34)4.4双闭环直流调速系统的数学模型 (35)4.5双闭环直流调速系统的起动过程分析 (36)4.6双闭环直流调速系统的动态性能分析 (38)4.7双闭环直流调速系统两个调节器的作用 (39)第5章硬件实验部分 (40)5.1不可逆单闭环直流调速系统静特性实验 (40)5.1.1实验前的准备 (40)5.2双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验 (42)5.2.1实验前的准备 (42)5.2.2实验的操作 (43)第6章直流调速系统的软件仿真部分 (47)6.1晶闸管开环直流调速系统仿真 (47)6.1.1 系统的建模和参数设置 (47)6.1.2系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (52)6.1.3 仿真的结论 (55)6.2转速负反馈单闭环直流调速系统的仿真 (55)6.2.1 转速负反馈有差直流调速系统仿真 (55)6.2.2 转速负反馈无静差单闭环直流调速系统仿真 (60)6.3转速、电流双闭环直流调速系统仿真 (62)6.3.1 系统的建模与仿真参数的设置 (62)6.3.2 系统的仿真与结果分析 (63)结论 (65)参考文献 (66)致谢 (67)附录Ⅰ单闭环晶闸管不可逆直流调速实验接线图 (68)附录Ⅱ双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验接线图 (69)第1章绪论1.1 直流调速系统的形成及发展概况1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河。

太原理工大学继续教育学院毕业论文单片机控制直流调速系统作者姓名所属系部导师姓名及职称专业班级论文提交日期摘要近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段。

由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。

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。

所以微机数字控制系统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。

本文介绍的是用一台26KW的直流电动机，8051单片机构成的数字化直流调速系统。

特点是用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件设备。

最后进行软件编程、调试以及计算机仿真。

实时控制结果表明，本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节，并具有结构简单，控制精度高，成本低，易推广等特点，而且各项性能指标优于模拟直流调速系统，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：单片机双闭环直流调速系统数字方式目录第1章绪论 (1)第二章方案论证 (3)第三章直流调速控制系统 (5)3.1单片机部分的组成 (5)3.1.1时钟电路 (7)3.1.2复位电路 (8)3.1.3存储器 (8)3.1.4外部中断源 (9)3.1.5定时器/计数器 (11)3.2 单片机的扩展 (12)3.2.1程序存储器的扩展 (13)3.2.2数据存储器的扩展 (14)3.2.38279可编程键盘/显示器 (16)3.2.4模拟量与数字量的转换 (24)3.2.5采样和保持 (28)第四章PID的控制算法 (32)4.1PID控制规律及其基本作用 (32)4.2控制算法的实现 (33)第五章直流调速系统的主电路设计 (36)5.1直流电动机的调速方法 (36)5.2整流电路 (37)5.3触发电路 (38)第六章软件设计 (42)7.2 系统仿真结果的输出及结果分析 (49)第七章系统的抗干扰技术 (46)第八章直流调速系统的保护 (49)总结 (51)辞谢 (53)参考文献………………………………………………….第2章系统方案选择和总体结构设计2.1调速方案的选择2.1.1系统控制对象的确定本次设计选用的电动机型号Z2-32型，额定功率1.1KW，额定电压230V，额定电流6.58A,额定转速1000r/min, 励磁电压220V,运转方式连续。

直流无刷电机毕业设计毕业设计论文论文题目：直流无刷电机学生姓名：学生学号：专业班级:指导教师：日期：AbstractBrushless DC Motor摘要无刷直流电机是最近发展起来的结合了多学科技术的一种新型电机，结合机电一体化，具有高速度、高效率、高动态响应、高热容量和高可靠性、免维护等优点，同时还具有低噪声和长寿命等特点。

非常适合使用在24小时连续运转的产业机械及空调冷冻主机、风机水泵、空气压缩机负载;低速高转矩及高频繁正反转不发热的特性，更适合应用于机床工作母机及牵引电机的驱动;其稳速运转精度比直流有刷电机更高,比矢量控制或直接转矩控制速度闭环的变频驱动还要高,性能价格比更好,是现代化调速驱动的最佳选择。

目前无刷电机已广泛应用于各种领域，如医疗仪器、分析仪器、材料处理、过程控制、机床工业、纺织工业、轻工机械、电动自行车等。

无刷直流电机的控制要比普通有刷电机的控制要复杂得多。

目前直流电机的控制方法主要有两种，一种是采用专用得直流电机控制芯片，如Motorola公司的MC33035；另一种控制方法各个厂家根据自己的需求采用单片机或DSP进行开发设计。

本设计主要采用嵌入式单片机ATMEGA48写入控制程序，从而形成一种高性能直流无刷电机控制器。

其不但能实现MC33035直流电机控制芯片的全部功能，而且具有接口灵活，功能完善，成本低廉、全数字控制等优点，用户能根据不同应用场合进行灵活配置。

关键词：无刷直流电机、HALL、PWM目录Abstract ............................................................................................... 错误!未定义书签。

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基于Simulink的直流调速系统的设计与仿真摘要调速系统做为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统，随着生产工艺、产品质量要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。

当前控制系统已进入了计算机时代，在许多领域已实现了智能化控制。

直流调速系统凭借优良的调速特性，调速平滑、围宽、精度高、过载能力大、动态性能好、易于控制以及良好的起、制动性能等优点，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以研究直流调速系统有着十分必要和重要的意义。

本文以直流调速系统为主要研究对象，首先阐明了该课题研究的目的与意义，具体介绍了开环，单闭环和双闭环直流调速系统的设计和建立Matlab/Simulink 仿真模型的过程，得出转速及电流的仿真波形并与理想启动的转速及电流波形做对比。

分析并比较开环，单闭环和双闭环的优缺点。

关键词：直流调速系统；Simulink；开环；单闭环；双闭环DC SPEED CONTROL SYSTEM BASED ON SIMULINK DESIGN AND SIMULINKAbstractAs today's electric drive speed control system automatic control system of the most widely used system, with the production process, and continuously improve product quality requirements and production growth, making more and more production machinery required to achieve automatic speed . Current control system has entered the computer age, has been achieved in many areas of intelligent control. DC drive system with excellent speed characteristics, smooth speed, wide range, high precision, large overload capacity, good dynamic performance, easy to control and good starting and braking performance, etc., can meet the production process automation system each different kinds of specific operational requirements, the study DC speed control system has a very necessary and important. In this paper, DC speed control system as the main research object, first to clarify the purpose and significance of the research, specifically describes the open-loop, single-loop and double-loop DC speed control system design and build Matlab / Simulink simulation model of the process, too the speed and current simulation waveform and the ideal starting speed and current waveforms do comparison. Analyze and compare the open-loop, single loop and double loop advantages and disadvantages. Experimental results show that the simulation speedperformance with consistent theoretical derivation.Keywords: DC speed control system;Open-loop system;Single-loop system;Double-loop system目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2概述 (1)1.3论文容 (2)1.4本章小结 (2)2直流调速系统的理论基础 (3)2.1 Matlab/Simulink仿真软件 (3)2.2 直流调速的理论基础 (3)2.3 开环系统的电气原理 (6)2.4 单闭环系统的电气原理 (7)2.5 双闭环系统的电气原理 (8)2.6 本章小结 (8)3 调速系统的建模与仿真 (8)3.1 开环调速系统的建模与仿真 (9)3.1.1 开环建模过程 (9)3.1.2 开环系统的仿真 (12)3.2 单闭环调速系统的建模与仿真 (14)3.2.1 单闭环系统的建模 (14)3.2.2 单闭环系统的仿真 (16)3.3 双闭环调速系统的建模与仿真 (18)3.3.1 双闭环系统的建模 (18)3.3.2 双闭环系统的仿真 (20)3.4 本章小结 (22)4 结论与展望 (23)致 (24)参考文献 (25)1绪论1.1 课题背景现代化的工业过程中，几乎无处不使用电力传动装置，尤其是在石油，化工，冶金，轻工，机械等工业生产中对电动机的控制更是起着举足轻重的作用[1]。

序号（学号〉： 161240303长春大学 毕业设计（论文）直流电机速度PID 控制系统设计李一丹国际教育学院自动化1612403曹福成2016 年 5 月 30 0姓 名 学 院 专 业 班 级 指导教师直流电机速度PID控制系统设计摘要：针对现有的直流电机控速难的问题，本文设计了一种基于ATmegal6L单片机的直流电机速度控制系统。

本系统以ATinegal6L单片机为主控制器，搭载了L298n为电机驱动，通过霍尔元件进行测速，通过按键控制电机的转动方向和转动速度，并配以温度传感器DS18B20对温度进行监测，通过PID算法调节PW\1 进行对速度控制。

该系统包括的模块主要有单片机为主体的控制模块、电机的驱动模块、对电机速度进行监测的模块、由LCD1602构成的显示ky r模块、电源模块和按键控制模块等。

本系统可以通过PID算法实现可编程脉宽波形对直流电机的速度进行控制，并且可以显示出当前电机的转速。

关键词：单片机；PID算法；直流电机The design of DC motor speed control system with PID Abstract: According to the existing DC motor speed control problem, this paper describes the design of a DC motor speed control system based on ATmegal6L MCU. To ATMEGA16L microcontroller as the main controller for the system, equipped with a L298n for motor drive, through the hall element of speed, through the buttons to control the motor rotation direction and the rotation speed, and the temperature sensor DS18B20 the temperature monitoring, PID algorithm is used to adjust the PWM control of the speed. The system includes the following modules display microprocessor control module, as the main body of the motor drive module, monitoring module, the speed of motor is composed of LCD1602 module, power supply module and key control module.This system can realize through PID algorithm to control the speed of the programming pulse waveforms of DC motor, and can display the current motor speed.Keywords: single chip microcomputer, PID algorithm, DC motor ky r戈ml ml ——II —In —In | * 11—I 1111 ml 1111目录Bit (1)l.i选题背景及意义 (1)1.2国内外研宄现状 (2)1.3木文主要研究的内容 (3)第2章总体方案论述 (4)ky r2.1系统主要传感器介绍 (4)2.1.1温度传感器 (4)2.1.2转速检测模块 (5)2.2系统总体功能及方案选择 (6)2.2.1系统所需模块及功能 (6)2.2.2主控制器选择 (8)第3章系统总体硬件设计 (10)3.1单片机最小系统 (10)3.1.1ATmegal6L单片机的引脚分布 (10)3.1.2最小系统的硬件电路 (13)3.2电机驱动电路 (14)3.3温度检测电路 (15)3.4光电管提示电路和按键控制电路 (15)3.5LCD1602 显示电路 (16)3.6电源电路 (17)3.7本章小节 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1系统总体流程图 (19)4.2 PID算法简介 (19)4.2.1PID算法介绍 (20)4.2.2HD算法结果 (21)4.3系统调试步骤 (21)4.4误差分析即改进方法 (22)给论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)隱 (26)附录I系统总体硬件电路图 (26)附录II系统中部分程序 (27)ky r In—ml ml ml ml | , I af—.第1章绪论1.1选题背景及意义电动机简称电机，俗称马达，在现实生活中，我们处处都可以见到电机的身影，小到小学生玩的电动四驱车，大到炼钢厂用的滚动罐，这些都是电机家族的成员。

论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间：摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。

文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。

此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。

另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到AD转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。

在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。

关键词：PWM信号，测速发电机，PI运算The Design of Direct Current Motor speedRegulation System Based On SCMChenliSchool of Information and EngineeringAbstractThis article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to AD converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and目录1. 引言 (1)1.1开发背景 (1)1.2选题的目的和意义 (1)1.3研究方法 (2)2. 总体设计概述 (2)2.1总体硬件电路设计 (2)2.1.1系统总体设计框图 (2)2.1.2 8051单片机简介 (3)2.1.3单片机系统中所用其他芯片选型 (4)2.2PWM信号发生电路设计 (7)2.2.1 PWM的基本原理 (7)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (8)2.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 (9)2.3功率放大驱动电路设计 (10)2.3.1芯片IR2110性能及特点 (10)2.3.2 IR2110的引脚图以及功能 (11)2.4主电路设计 (11)2.4.1 延时保护电路 (11)2.4.2 主电路 (11)2.4.3 输出电压波形 (13)2.4.4系统总体电路图 (14)2.5测速发电机 (15)2.6滤波电路 (15)2.7AD转换 (15)2.7.1芯片选型 (15)2.7.2 ADC0809的引脚及其功能 (16)3.系统软件部分的设计 (16)3.1PI 转速调节器原理图及参数计算 (16)3.2系统中的部分程序设计 (17)3.2.1主程序设计 (17)3.2.2 PI控制算法子程序设计 (18)4. 系统调试 (19)4.1软件调试 (19)4.2系统仿真 (20)结论 (21)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)1. 引言1.1开发背景现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。

课题名称单片机控制直流电机调速系统目录第一章总体设计方案 01.1方案选取 01。

1.1方案一：PWM波调速 01.1。

2方案二：晶闸管调速 (1)第二章单元模块设计 (2)2。

1 H桥电路方案设计 (2)2.2 调速设计方案 (3)2。

3系统硬件电路设计 (4)2。

3。

1电源电路 (4)2.4 H桥驱动电路 (4)2．5基于霍尔传感器的测速模块 (5)2．6 LCD显示模块 (6)2。

7 调速设计模块 (7)2。

8测速软件设计 (9)第三章系统功能调试 (10)3.1调试软件介绍 (10)3。

2直流电机的调速功能仿真 (11)3.3电机速度的测量并显示功能仿真 (12)3。

4系统的电路原理图 (12)设计总结 (13)参考文献 (15)附录 (16)毕业设计开题报告一、课题设计（论文）目的及意义在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面,直流电机都得到了广泛的应用。

大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机.所以直流电机的控制是一门很实用的技术。

直流电机，大体上可分为3类:几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、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，最大转矩大，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。

与交流调速相比，直流电机结构复杂,生产成本高，维护工作量大。

适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用.我认为设计一个直流电机调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名机电一体化专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。

二、课题设计(论文)提纲（1）收集相关资料并仔细研读和思考。

实验五直流电动机的起动仿真实验目的：直流电机直接起动时，起动电流很大，可达到额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩，实际运行时不允许直流电机直接起动。

通过直接起动和串电阻起动比较它们的区别，起动电流和起动转矩的变化。

实验设备及器件：计算机，一台（MATLAB）。

实验内容：建立仿真模型；通过图形验证。

实验要求：能够正确使用simulink建立仿真模型，并观察分析图形。

1.直流电动机直接起动仿真模型图图中的模块有直流电源（DC Voltage Source）、理想开关、直流电动机、开关、增益、电阻（RLC branch）、示波器（scope）、信号分离模块（Demux）。

仿真模型中通过理想开关模块控制直流电源的接通和断开，使用开关模块控制电机的转矩，使电机在起动过程中的转矩为空载起动，当转速达到设定值后，使电机工作再给定的负载转矩。

直流电机模块参数：直流电源模块参数：定时模块：0s时输出为0， 0.5s时输出为1理想开关：开关模块：增益模块常量模块：电阻设置：仿真时间为5s2.直流电动机电枢串电阻起动仿真与图1仿真模型相比较图中增加了电阻控制模块子模块的建立采用从Simulink中拖入子系统模块（Subsystem）的方法。

双击子模块打开在内部按下图增加所需要的模块，如增加输入、输出端口（connection port），子模块的原理图如下图所示。

子模块中有阶跃模块（Step）、断路器（Breaker）、阻抗分支（RLC branch）组成。

开关门限的设置：即转速到1400r/min时再投入负载转矩。

仿真时间为10s。

摘要摘要近些年来，随着人们对保护生态环境意识的逐渐提高，电动车得到了迅速发展，相信这种电动车在将来会成为人们广泛应用的一种交通工具。

本文介绍了基于TMS320LF2407的霍尔位置传感器直流无刷电机控制系统的设计原理和设计过程。

以如何构建该系统为中心，侧重于TMS320LF2407技术在BLDCM 控制系统中的具体应用。

首先对直流无刷电机的基本组成环节、基本工作原理作了详细的介绍，分析了直流无刷电机的换相过程和PWM 信号的分配情况。

在此基础上，提出了基于DSP 技术的有位置传感器设计方案，并根据该方案分别进行了硬件电路和系统软件的设计与调试。

硬件部分先作了整体设计的论述，然后对主要的电路设计，及一些重要电子元器件及其参数的选择做了介绍。

软件部分也首先介绍了整体设计，接着详细论述了软件实现方面的几个问题。

关键词：电动车；无刷直流电动机；霍尔位置传感器；TMS320LF2407ABSTRACTABSTRACTIn the recent years，as People are gradually awareness of protecting the ecological environment，the electric vehicles has been rapid developed. So we believe the electric vehicles will be widely used in the future.This document presents the theory and process of the design for a hall position sensor BLDCM motor using TMS320LF2407. Regard how to structure the control system with TMS320LF2407 chip as the center in this paper .I first talk about the basic component part, the basic running principle of the BLDG motor. Followed, it analyses the course of changing phase and distributing of PWM signal. Based on these facts, we present the sensor solution for BLDG motor, design the hardware system and software system. The part of hardware design first expounds the whole design. Then the design of several primary circuits is discussed and the choice of some important electronic components and their parameters in these circuits is analyzed. The part of software design also first discusses the whole design. Then some problems on soft ware realization are dissertated.Key words ：the electric vehicles；BLDCM；hall position sensor；TMS320LF2407毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

直流电机PWM调速系统的设计与仿真一、引言直流电机是电力传动中最常用的一种电动机，具有调速范围广、响应快、结构简单等优点。

而PWM（脉宽调制）技术是一种有效的电机调速方法，可以通过改变占空比控制电机的转速。

本文将介绍直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。

二、建模分析1.直流电机的模型直流电机的数学模型包括电动势方程和电机转矩方程。

电动势方程描述电机的输出电动势与供电电压之间的关系，转矩方程描述电机的输出转矩与电机转速之间的关系。

2.PWM调速系统的控制策略PWM调速系统的控制策略主要包括PID控制和模糊控制两种方法。

PID控制是一种经典的控制方法，通过比较实际输出与期望输出，计算出控制量来调整系统。

模糊控制则是一种基于模糊逻辑的控制方法，通过模糊推理，将输入量映射为输出量。

三、电路设计1.电机驱动电路设计电机驱动电路主要由电流传感器、逆变器和滤波器组成。

电流传感器用于测量电机的电流，逆变器将直流电压转换为交流电压，滤波器用于消除电压中的高频噪声。

2.控制电路设计控制电路主要由控制器、比较器和PWM信号发生器组成。

控制器接收电机转速的反馈信号，并与期望转速进行比较，计算出控制量。

比较器将控制量与三角波进行比较，生成PWM信号。

PWM信号发生器将PWM信号转换为对应的脉宽调制信号。

四、仿真实验1.系统建模与参数设置根据直流电机的模型，建立MATLAB/Simulink仿真模型，并根据实际参数设置电机的转矩常数、转矩常数、电机阻抗等参数。

2.控制策略实现使用PID控制和模糊控制两种方法实现PWM调速系统的控制策略。

通过调节控制参数，比较不同控制方法在系统响应速度和稳定性上的差异。

3.仿真实验结果分析通过仿真实验，分析系统的静态误差、动态响应和稳定性等性能指标。

比较不同控制方法的优缺点，选择合适的控制方法。

五、结论本文介绍了直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。

本科毕业论文（设计）题目基于单片机的直流电机PMW调速系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

无刷直流电动机控制系统设计方案摘要无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的。

现阶段，虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位，但无刷直流电动机正受到普遍的关注。

自20世纪90年代以来，随着人们生活水平的提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分,电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点,无刷直流电机的应用也因此而迅速增长。

本设计是把无刷直流电动机作为电动自行车控制系统的驱动电机,以PIC16F72单片机为控制电路，单片机采集比较电平及电机霍尔反馈信号，通过软件编程控制无刷直流电动机。

关键词无刷直流电动机单片机霍尔位置传感器AbstractBrushless DC motor in a brush DC motor developed on the basis of. At this stage, although exchanges of all kinds of DC motors and motor drive in the application of the dominant, but brushless DC motor is under common concern。

Since the 1990s，as people's living standards improve and modernize production, the development of office automation, household appliances， industrial robots and other equipment are increasingly tend to be high efficiency，small size and high intelligence, as the implementation of components An important component of the motor must have a high accuracy, speed, high efficiency, brushless DC motor and therefore the application is also growing rapidly.This design is the brushless DC motor as the electric bicycle motor—driven control system, PIC16F72 microcontroller for control circuit, SCM collection and comparison—level electrical signal Hall feedback， software programming through brushless DC motor control . Key words bldcm the single chip processor hall position sensor 摘要 (I)Abstract (II)第1章概述 (1)1。

毕业设计（论文）开题报告学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化班级： 06电气2班设计（论文）题目：双闭环直流调速系统的仿真研究指导教师：二级学院：机电工程学院2010年03月24日1.选题的背景与意义1.1选题的背景当前全球经济快速发展，有两条显著的相互交织的主线：能源和环境。

能源的紧张不仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当大的问题。

随着全球能源消耗的增加，地球的矿物能源已面临枯竭、环境问题也日益突出，在世界各地的大、中城市，大气污染物中约40%~70%来自内燃机汽车的尾气排放。

作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。

世界银行一个专家组的调查报告中指出：中国大城市的污染状况目前是全世界最为严重的，全世界空气污染最严重的20个城市中，有10个在中国，而中国华北、华东的大城市调查中，大气污染的70%来自于汽车的尾气排放，电动汽车以其依靠电能驱动车辆，电能在驱动汽车行驶过程中基本不排放有害气体，对环境不会造成污染等特点使得电动汽车的研究越来越受到重视。

而电机调速系统是电动汽车的重要部分，是电动汽车的心脏。

电动汽车的驱动装置有许多种，直流电机使用简便，具有良好的启动性和调速性，是目前使用最广泛的一种。

【1】直流调速系统在工矿企业应用广泛，是电力拖动控制系统的一个重要的研究方向。

单闭环系统起动电流不是最大，扰动造成的动态偏差大，所有反馈都在一个调节器上，参数整定困难，不能随心所遇地控制电流和转矩的动态过程。

【2】由于现在一般对直流电动机的调速和转矩控制性能要求高，其中最典型的是转速-电流双闭环控制的直流调速系统。

对抗电网电压扰动和抗负载扰动都有很好的调节作用。

1.2国内外研究现状1.2.1直流调速可控直流电源G-M系统：由交流电动机（异步机或同步机）拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流if即可改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n。

（二〇〇七年 六月本科毕业设计说明书 题 目：可逆直流调速系统的仿真 学生姓名：xx 学 院：xx 系 别：xx 专 业：xx 班 级：xx 指导教师：xx摘要直流电动机具有良好的起、制动调速性能，宜于在广泛范围内平滑调速。

有许多生产机械要求电动机既能正、反转，又能快速制动，这就需要可逆的调速系统。

本课题介绍了可控环流可逆调速系统和逻辑无环流可逆调速系统的工作原理，在此基础上主要对逻辑无环流可逆调速系统进行了分析，并确定了可逆直流调速系统仿真的系统模型。

该模型采用的是典型的转速、电流双闭环结构，并通过无环流逻辑控制器DLC确保主电路没有环流产生，能够实现直流电动机的正反转。

文中使用MATLAB中的SimPowerSystems工具箱对系统进行建模，并利用实验测得的数据对建立的模型进行参数设置，最后进行仿真。

该系统中的调节器均采用PI调节器，在设计时，利用实验测取的数据对转速、电流调节器分别进行了计算。

关键词：可逆调速系统；逻辑无环流；MATLAB仿真AbstractThe direct current motor has the goo d starting、brake velocity modulation performance，is suitable for in the widespread scope the smooth velocity modulation. Many machinery for the production request the electric motors both to be able，the positive rotation、reverse and rapid braking，the DC SR system happen to solve this problem.This thesis introduces the reversible adjustable speed system’s principles of controllable circumfluence and logic non-loop-current，and it has given the analysis of logic non-loop-current the DC SR system. Thus the simulation model of the DC SR system is built. The model employs typical double closed-loop structure of speed and curren t，in the modeling of the double closed loo p，the non-loop-current logical controller-DLC is used to guarantee that there was not produce the circumfluence in the main circuit and realize positive rotation or reverse.The Matlab simulation toolbox SimPowerSystems is used to build the mode l，and in the mode l，the parameter is set by measuring practical D C，at last the simulation is done. The PI controller is used in the syste m，and the speed PI and the current PI are designed by using the value of measuring practical DC.Keywords：Reversible velocity modulation system；Logic non-loop-current；MATLAB simulation目录第一章绪论 (1)1.1直流调速控制技术发展概况 (1)1.2问题的提出 (1)1.3解决方案 (2)1.4仿真工具语言MA TLAB简介 (2)1.5本课题的任务 (3)第二章直流可逆调速系统 (4)2.1可控环流的可逆调速系统 (4)2.2逻辑控制的无环流可逆调速系统 (5)2.2.1 系统的组成和工作原理 (5)2.2.2 无环流逻辑控制器DLC (6)第三章转速、电流调节器的设计 (9)3.1参数的测定与计算 (9)3.2电流调节器的设计 (14)3.2.1 电流调节器结构的选择 (14)3.2.2 电流调节器的设计与计算 (15)3.3转速调节器的设计 (17)3.3.1 转速调节器结构的选择 (17)3.3.2 转速调节器的设计及计算 (18)第四章逻辑无环流可逆调速系统的MATLAB仿真 (20)4.1逻辑无环流可逆调速系统的仿真建模 (20)4.2逻辑无环流直流可逆调速系统的仿真 (26)结论 (30)参考文献 (31)谢辞 (32)第一章绪论1.1 直流调速控制技术发展概况随着生产技术的发展，对电气传动在起制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。

摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。

根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。

基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。

在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。

本文首先确定整个设计的方案和框图。

然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。

接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。

最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。

从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。

这就形成了转速、电流双闭环调速系统。

先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析。

关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器AbstractSpeed and current double closed-loop governor system is a speed controlled system which has fairly good performance and the most extensive apply. Based on the characteristic of thyristor, it adjusts voltage by regulating the trigger angle “α” of SCR. In paper, motor speed controller is using of current and speed double closed-loop speed control circuit. The energy of power circuit is supplied of three-phase full-bridge controlled rectifier. Firstly, determines the entire design the plan and the diagram. Secondly, make sure the structure of power circuit and the design of elements , and calculate the element parameter，including rectifier transformer, thyristor, reactor and protection circuit. Thirdly, actuates the electric circuit the design including to trigger the electric circuit and the , The paper mainly focuses on the design of speed controller circuit. In order to realize the rotational speed and the electric current two kind of negative feedbacks, may establish two regulators in the system, adjusts the rotational speed and the electric current separately, namely introduces the rotational speed negative feedback and the electric current negative feedback separately, between the two implements the nesting sure the structure of the circuit and design the elements firstly, then, calculate the element parameter, including the settling voltage, speed regulator, current regulator, trigger circuit, detection circuit and V oltage-Stabilizing Circuit. Secondly , the paper simulate the speed control system with MATLAB/SIMULINK.key words：two closed-loop; current regulator ; speed regulator目录前言 (1)1 绪论 (2) (2) (2) (3) (3)设计内容 (3)技术参数 (4)双闭环直流调速系统设计框图 (4)2 系统电路的结构形式和双闭环调速系统的组成 (6) (6)双闭环调速系统的组成 (8) (11)稳态结构框图 (11)动态数学模型 (12)3 主电路各器件的选择和计算 (14)交流变压器容量的计算和选择 (14)整流元件晶闸管的选型 (16)电抗器设计 (17) (19) (19) (22)4 驱动电路的设计 (25) (25) (27)5 双闭环调速系统调节器的动态设计 (29)电流调节器的设计 (30)转速调节器的设计 (32)6 基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真 (37)小结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附表 (44)前言直流电机调速系统在现代化工业生产中已经得到广泛应用。