基于单片机的电机控制_开题报告

由于变频技术的出现，交流调速一直冲击这直流调速。但纵观全局，尤其是我国在此领域的现状，再加上全数字直流调速系统的出现，提高了直流调速系统的精度及可靠性，直流调速仍将处于重要地位。现代生产对于直流调速系统转速控制的要求有稳速、调速、加速或减速三方面，而在工业生产中对于后两个要求以及能够很好的实现，但工程应用中稳速指标缺往往不能打到预期的效果，稳速要求即以一定的精度在所需要的转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动。稳速很难达到要求原因在于数字直流调速装置中的PID调解器对被控制对象及其负载参数变化自适应能力差。

一、文献综述

查找^范文相关文献，介绍本论题目前研究现状、研究成果等内容。

在目前的传动系统中。尽管交流电机在调速控制领域取得了飞速的发展，在许多领域取代了直流电机，但直流电机在起动、制动和调速方面，以及在只有直流电源的场合的应用优势，使直流电机仍然具有广泛的应用。传统的直流电机调速方法很多，如调压调速、弱磁调速等，它们存在着调速响应慢、精度差、调速装置复杂的缺点，目前随着电力开关半导体器件的发展，直流电机脉宽调制(PWM)直流调速技术得到了飞速发展，它具有的调速精度高、响应速度快、调速范围宽和耗损低等特点，使之成为直流电机应用的主要调速方式。

常用的控制直流电动机有以下几种:第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。

第二，三十年代末，出现了发电机-电动机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机、电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。

第三，自出现汞弧变流器后，利用汞弧变流器代替上述发电机、电动机系统，使调速性能指标又进一步提高。特别是它的系统快速响应性是发电机、电动机系统不能比拟的。但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。

第四，1957年世界上出现了第一只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上，比机组(放大倍数10)高1000倍，比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。从20世纪80年代中后期起，以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成一次大的跃进。同时，控制电路也实现了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大，直流调速技术不断发展。  随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电子电力开关器件和新型传感器的出现，以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入发展，直流电动机控制也装置不断向前发展。微机的应用使直流电气传动控制系统趋向于数字化、智能化，极大地推动了电气传动的发展。

直流电机的研究热点主要集中在以下三个方面：  （1）从电机设计和控制策略等方面出发，研究无刷直流电机转矩波动抑制方法， 提高其伺服精度，扩大其应用范围 。  （2）设计可靠、小巧、通用性强的集成化无刷直流电机控制器。  （3）研究无位置传感器控制技术以提高系统的可靠性，并进一步缩小电机控制系统的 尺寸与重量。

（二）国外研究现状

电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器，电力电机技术的迅猛发展，促使了电机控制技术水平有了突破性的提高。从20世纪60年代第一代电力电子器件—晶闸管(SCR)发明至今，已经历了第二代有自关断能力的电力电子器件—GTR 、GTO 、MOSFET ，第三代复合场控器件—IGBT 、MCT 等，如今正蓬勃发展的第四代产品—功率集成电路(PIC)。每一代的电力电子元件也未停顿，多年来其结构、工艺不断改进，性能有了飞速提高，在不同应用领域它们在互相竞争，新的应用不断出现。同时电机控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内发生了天翻地覆的变化。早期直流传动的控制器由模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。20世纪70年代以来，利用单片机作为控制器开始在电机控制系统中被广泛使用，如AT89C51等。在单片机控制系统中，单片机作为系统控制的核心，主要用来完成一些算法，同时还要处理一些输入/输出、显示任务等，单片机的使用使电动机控制系统的性能得到了很大提高。

二、^范文提纲

目录  

摘  要

1  绪论

1.1  直流电机概述 

1.2  单片机概述  

1.3  脉宽调制（PWM）技术 

1.4  课题任务及工作内容  

2  单片机直流电机控制系统总体设计方案 

2.1  设计思路 

2.2  方案论证与比较 

2.3  系统组成  

3  单片机直流电机控制系统硬件设计 

3.1  系统硬件结构 

3.2  系统单元电路设计  

4  单片机直流电机控制系统软件设计 

4.1 软件总体结构 

4.2 系统模块程序设计 

5  系统测试 

5.1 测试准备 

5.2 测试过程 

5.3 测试结果 

结束语 

致谢 

参考文献

三、参考文献

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