直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】
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1 開題報告 1.本課題的研究內(nèi)容、重點及難點 研究內(nèi)容 直流電動機因其良好的起動性能和調(diào)速性能而得到廣泛的應(yīng)用。直流電動機在社會的應(yīng)用很廣泛,常應(yīng)用于對起動和調(diào)速有較高要求的場合,例如在工礦、交通、醫(yī)療、工業(yè)自動化等等行業(yè)。利用單片機控制直流電動機轉(zhuǎn)速往往可以提高系統(tǒng)的可靠性,抗干擾能力,維修方便,能耗低,性價比高等特點。 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 主要應(yīng)用 常應(yīng)用于對起動和調(diào)速有較高要求的場合,其 良好的起動性能、調(diào)速性能和制動性能而在高鐵、工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 。因此研究 直流電動機轉(zhuǎn)速控制 的原理有著 很大的現(xiàn)實意義。本課題的研究內(nèi)容是基于 單片機控制直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)要求采用閉環(huán)反饋控制 。 直流電動機初始速度為零,并且通過液晶屏顯示速度。 本課題的研究內(nèi)容主要有以下幾個方面: ( 1) 研究 直流電動機 的 工作原理 ; ( 2) 研究 直流電動機 的 測速原理 ; ( 3) 研究 直流電動機 的 閉環(huán)反饋控制 ; ( 4) 研究如何利用單片機系統(tǒng) 設(shè)定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采集 , 反饋 處理數(shù) 據(jù) ; ( 5) 研究 直流電動機 的 閉環(huán)反饋控制減少轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差 ; ( 6) 研究 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 的硬件 。 研究重點及難點 重點: ( 1) 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 的硬件設(shè)計,使基本硬件電路能滿足初始速度為零,額定負載時,單位階躍響應(yīng)超調(diào)量 <5%,轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差 <± 5%; ( 2)選擇合適的測速元件,更能精準的測出直流電動機的轉(zhuǎn)速; ( 3)正確設(shè)計轉(zhuǎn)速的程序 ,其偏差按某種控制算法進行計算,所得數(shù)字量輸出信號經(jīng) D/ A 轉(zhuǎn)換接口直接驅(qū)動執(zhí)行裝置,對控制對象進行調(diào)節(jié),使其保持在設(shè)定值上。 難點: ( 1)利用數(shù)字 術(shù)實現(xiàn)對直流電動機的閉環(huán)控制; ( 2)如何合理單片機程序,使之能精確測量出直流電動機的轉(zhuǎn)速; ( 3)如何減少額定負載時的轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差。 2.準備情況 (查閱過的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實驗條件等) 2 研 究概況及發(fā)展趨勢 ( 1) 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 研究概況 [1在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中,直流電動機是很重要的驅(qū)動設(shè)備。在航空航天、工業(yè)自動化等行業(yè)對 對起動和調(diào)速有較高要求的場合,直流電動機是很常用的控制對象。隨著科技的發(fā)展,促進和改變了直流電動機調(diào)速控制逐漸的從模擬向數(shù)字化發(fā)展,特別是在單片機應(yīng)用中,促進了直流電動機調(diào)速控制技術(shù)走向了一個全新的階段,更加的智能化和提高可靠性已成為了必定發(fā)展的趨勢。 與交流電動機調(diào)速相對比,直流電動機調(diào)速控制的原理比較簡單。僅僅只要改變直流電動機的電壓就可以實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)。 通常改變電壓的方法有很多種,最常見的是采用脈沖寬度調(diào)制( 調(diào)節(jié)電動機的電樞電壓的占空比就能控制直流電動機的平均電壓,從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。 ( 2)國內(nèi)的發(fā)展趨勢 [4在我國, 電動機的生產(chǎn)和起步都比較晚,但是發(fā)展非常的迅速。 在 1966 年中電動機已經(jīng)開始生產(chǎn)和應(yīng)用,如江蘇、南京等地都有產(chǎn)生,并且在各行各業(yè)中都有使用,所有半導(dǎo)體器件的驅(qū)動電路基本都是國產(chǎn)化,伴隨著改革開放的步伐, 80 年代直流電動機在我國發(fā)展很迅速。 在小功率電動機中,經(jīng)過了 40 多年的發(fā)展,特別在改革開放的 20 多年來的快速發(fā)展,取得了很大 的進步。在我國,小功率電動機的發(fā)展可以分為兩個階段,第一階段,順應(yīng)我國家電也發(fā)展的需要,應(yīng)用于風(fēng)扇、空調(diào)、洗衣機、排煙機、保健等產(chǎn)品的小功率電機,國內(nèi)的企業(yè)通過技術(shù)引進、設(shè)備引進吸收、已經(jīng)縮小了同發(fā)達國家的距離,有部分的產(chǎn)品已經(jīng)達到了世界先進的水平,企業(yè)有了很多的自主研發(fā)的能力、自主知識產(chǎn)權(quán),同時也形成了一些國內(nèi)外知名的品牌。電機產(chǎn)品自身大量出口國外等國際市場,成為我國電機出口業(yè)務(wù)的主要部分。第二階段,隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展,車用小功率的需求也迅速的增長,帶動了永刷直流和無刷直流電機主題的車用功率型電機的興 起。 我國未來的電機發(fā)展趨勢,由于能源和環(huán)境的問題的日益重要,對于工業(yè)領(lǐng)域的主要動力設(shè)備 外出現(xiàn)了更高效率的所謂“超高效率電機”。在我國也有必要考慮超高效率電機的發(fā)展和應(yīng)用。超高效率電機具有節(jié)能潛力和經(jīng)濟效益,對于使用在經(jīng)濟上也是頗為有力的,具有降低損耗、提高效率等途徑。 3 主要參考文獻 [1] 顧繩谷 M]械工業(yè)出版社, 2010 [2] 王益全 M]學(xué)出版社, 2005 [3] 宋慶環(huán) J]2008( 04): 574] 胡壽送 M]學(xué)出版社, 2013 [5] 陳毅,陳伯時 動控制系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社, 2009 [6]王連英 M]等教育出版社, 2008. [7] 牛潔,周靜 J]. 電子測試, 2008,( 05): 749] 劉小兵,劉任慶 J]. 電氣開關(guān), 2008,( 04): 54 [9] 張濤,張曉宇,王輝俊 直流電機控制系統(tǒng)設(shè)計與制作 [J]. 實驗室研究與探索, 2014,( 33): 13410] ,,of C ]993,28(1):172有設(shè)備和實驗條件 個人 計算機 、 51 單片機開發(fā)板、示波器、 直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬用表,開放實驗室 4 3. 實施方案、進度實施計劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計資料 實施方案 本課題有三個主要問題需要解決,分別是系統(tǒng)整體設(shè)計、系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差 、系統(tǒng)程序和系統(tǒng)實物設(shè)計制作。其中,系統(tǒng)整體設(shè)計可以通過查閱相關(guān)資料和借鑒工業(yè)成品來解決;系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差 主要通過所學(xué)知識和查閱相關(guān)資料吸取總結(jié)已有經(jīng)驗, 減少轉(zhuǎn)速控制 系統(tǒng)誤差;軟件程序的設(shè)計和實物的制作與調(diào)試可以根據(jù)所學(xué)知識進行,對于該過程中所遇到的問題可以通過查閱相關(guān)資料,和同學(xué)討論,詢問指導(dǎo)老師,到實驗室進行試驗等手段解決。 具體如下: ( 1) 系統(tǒng) 設(shè)計 基于 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 1 所示。系統(tǒng)以單片機為基礎(chǔ),根據(jù) 速的基本原理,通過改變直流電動機電樞電壓的占空比來改變平均電壓的大小,從而控制電動機的轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)對直流的平滑調(diào)速。系統(tǒng)可以通過單片機鍵盤或者電位器來控制給定速度的大小。 ( 2) 系硬件 計 本系統(tǒng)包括以下幾部分:以單片機 核心, 單片機主控核心模塊,轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采集模塊,設(shè)定和顯示模塊,功率控制輸出模塊 等。 K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓,高性能 系統(tǒng)首先通過鍵盤或者電位器給定轉(zhuǎn)速,然后系統(tǒng)利用單片機產(chǎn)生 號,通過驅(qū)動電路控制直流電動機;直流電動機通過光電編碼器反饋轉(zhuǎn)速信號供單片機采集動態(tài)轉(zhuǎn)速,與反饋轉(zhuǎn)速進行比較,進行 算,從而實現(xiàn)對電動機速度和轉(zhuǎn)向的控制,達到直流電動機調(diào)速的目的。電流檢測可以測量電樞繞組電流大小,防止過電流。 電位器 給定 A/D 占空比 橋 M G P1 鍵盤給定 轉(zhuǎn)速反饋 光電編碼器 測量轉(zhuǎn)速 圖 1 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的原理框圖 5 系統(tǒng)組成如圖 2 所示: ( 3) 軟件設(shè)計 主程序軟件流程圖如圖 3 所示,主要完成實時性要求不高的功能,完成系統(tǒng)初始化以后,實現(xiàn)鍵盤處理、刷新顯示等功能。 主程序軟件流程圖如圖 3 所示 : 進度實施計劃 第一階段( 2 月 28 日至 3 月 6 日):方案設(shè)計,查找資料,畫出原理框架圖,提交硬件原理草圖一份。 第二階段( 3 月 7 日至 3 月 13 日):方案論證。 動 電路 直流 電機 示 圖 2 系統(tǒng)組成 光電 編碼器 鍵盤 A/D 轉(zhuǎn)換 電位給定 電流檢測 系統(tǒng)初始化 刷新顯示 圖 3 程序框圖 開始 判斷是否 有鍵按下 取鍵值并處理 6 第三階段( 3 月 14 日至 4 月 1 日):硬件設(shè)計布局,器件選型,進行調(diào)試。提交 第四階段( 4 月 2 日至 5 月 15 日):軟件編程并與硬件進行聯(lián) 調(diào),最后提交該電路板。 預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計資料 1、撰寫兩萬字以上的畢業(yè)設(shè)計說明書(兼附 15 篇以上的參考文獻);在畢業(yè)設(shè)計說明書中應(yīng)包括 300~ 500 個單詞的英文摘要及關(guān)鍵詞; 2、完成與課題相關(guān)英文資料的翻譯(約四萬英文字符,附英文全文); 3、完成 直流電動機轉(zhuǎn)速 系統(tǒng)開發(fā)的研究和實現(xiàn)方案; 4、設(shè)計出系統(tǒng)的硬件和完成相應(yīng)軟件程序設(shè)計,給出必需的硬件實現(xiàn)原理圖; 5、根據(jù)課題任務(wù)與要求,完成可供 演示 的功能樣機。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師: 年 月 日 開題小組意見 開題小組成員簽字: 年 月 日 院系審核意見 院系主管領(lǐng)導(dǎo)簽字: 年 月 日
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編號:116025
類型:共享資源
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上傳時間:2017-07-30
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