指导教师张红梅老师的帮助和鼓励下，解决，使毕业设计顺利进行，最终使我能够圆满的完成毕业设计任务。在此感谢所有对我进行帮助的老师和同学，特别对张老师的指导以及诸位同学的帮助表示衷心的感谢,制。本毕业设计最主要的任务就是通过产生不同的波，即采用调制方式实现对电机转速的控制。所以下面介绍控制的计算法。面积等效法正弦脉宽调制的基本原理就是按照面积相等的原则构成与正弦波的系列等幅不等宽的矩形脉冲波形。根据已知数据和正弦数值可以依次算出每个脉冲的宽度，用于查表或实时控制。这是种最简单的算法。自然采样法移植模拟控制的方法，计算正弦调制波与三角载波的交点，从而求出相应的脉宽和脉冲间歇，生成波形。规则采样法自然采样法的主要问题是，波形每个脉冲的起始和终了时间对三角波的中心线不对称，这种方法要求解复杂的超越方程，在采用微机控制技术使需花费大量的计算时间，难以在实时控制中在线计算，因此在工程上实际应用不多。规则采样法是将三角波的负峰值对应的正弦调制波值点作为采样电压值，由点水平截取两点，在两点对应时刻控制功率器件的通断。由规则采样法说明图图得到了关系式。在关系式中，表示需调制的正弦波角频率，表示采样时刻，表示三角载波频率。为调制指数，且∈，。由此可得图规则采样法说明图从图可以看出要输出正弦波，必须将式表示的三角形面积转换为面积相同幅值相等而宽度随采样时刻不同而不等的矩形脉冲波。对式离散化处理，并对波的幅值进行标准化，即令幅值为，得到求占空比的表达式。在式中，为占空比，为载波周期，为正弦波周期，为当前第个脉冲波，为个正弦波周期内共需个脉冲，∈，。因此可以通过值和值由式计算当前时刻的波的占空比。利用软件产生脉冲随着各种各样微处理器性能的不断提高，微处理器在逆变器控制中的应用越来越广泛，利用软件完成控制已基本取代硬件电路，成为逆变器控制的主角。与此同时也正是借助微处理器的强大计算和逻辑处理能力，很多先进的策略才真正得以推广使用。下面介绍怎样利用软件产生脉冲。数字三角波的产生的输出微处理器可以简单地利用个循环计数器来产生灵活可控的三角波，循环计数器对固定频率时钟信号进行计数。它先从开始加计数，当加到设定的蜂值后变为减计数，在减到后又重新开始下轮的加计数。如此循环的连续加减工作就可以产生三角波载波信号，很明显的周期，也就是载波周期和开关周期等于。而且是用数字表示的。有了三角波载波以后，接下来的就是根据计算好的控制规律输出买好厂的宽度。设脉冲的卷度占整个周期的比例为，那么就可以将和循环计数器的输出起送入数字比较器的两个输入端。同用数字表示的三角载波样，调制波也是用数字表示的。数字比较器对三角波和调制信号进行比较假设当时比较器输出低电平，而当时比较器输出的是高电平，那么比较器输出脉冲就是宽度正比于的脉冲调制信号。关键的控制参数在利用软件产生脉冲的过程中，需要的计算和确定量主要有，这个。由于上用数字比较器比较产生脉冲，因此计数器的计数脉冲频率的大小就直接决定着脉冲宽度控制的分辨率。越高意味这每个计数间隔对应的时间也越短，脉冲宽度调整和开展的分辨率也越高。对于开关周期较小的高频逆变器来说这点是非常重要的，为了保证足够的控制精度，就必须采用较高频率的计数脉冲，当然这般也就意味这工作速度更高的微处理器。因为个载波周期，所以计数器计数的最大值控制着输出脉冲的频率，而逆变器开关频率，所以在确定了开关频率之后，就可以计算出计数器控制所需要的。至于和，它们实际上是体现了种控制策略的本质。比如对于，若采用图所示的规则采样法，就有和，其中和分别对应采样时刻和规则采样的结果。由于角度的不同，在每个载波周期，脉冲的宽度都可能不样。般情况下，在每个载波周期的起点都必须根据所设计的控制方法以及输出电压幅值和频率的要求，计算出该载波周期内脉冲的宽度，然后刷新比较器相对应的输入数据。第章软件设计与硬件调试语言及特点是矩阵实验室，它是由美国公司于年推出的种科学计算软件。年推出了版本，年推出了版本，年推出了版本，然后就是版本和版本。随着新版本的推出，的扩展函数越来越多，功能越来越强大。语言是种以矩阵运算为基础的交互式程序语言。它集成度高，使用方便，输入简洁，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展。与其他语言相比，具有以下显著特点是种解释性语言变量的多功能性运算符号的多功能性语言规则与比算式相似强大而简易的作图功能能根据输入数据自动确定坐标绘图能规定多种坐标极坐标对数坐标等绘图能绘制三维坐标中的曲线和曲面可设置不同颜色线形视角等。如果数据齐全，往往只需条命令即可给出相应得图形智能化程度高。绘图时自动选择最佳坐标，以及按输入或输出变元数自动选择算法等自动监测和显示程序的能力强，易于调试功能丰富，可扩展性强。软件包括基本部分和专业扩展部分。基本部分包括矩阵的运算和各种变换，代数和超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换及数值积分等，可以满足大学理工科计算的需要。扩展部分称为工具箱。它实际上是用的基本语句编成的各种子程序集，用于解决方面的专门问题，或领域的新算法。现已经有控制系统信号处理图像处理系统辨识模糊集合神经元网络及小波分析等余个工具箱，并且还在继续发展中。由于强大的功能，在欧美等国家的些大学里，已经成为诸如数字信号处理自动控制理论等课程的主要工具软件，同时也是理工科本科生研究生必须掌握的项基本技能。近年来，随着我国教育事业的不断发展及国外著名高校的接轨，许多高校都开设了这门课程，这项功能强大的软件逐渐被越来越多的人所了解和使用。正弦脉冲宽度调制的电机变频调速系统的建模与仿真系统模块的结构组成与建立根据前两章对于电机调速系统和控制技术原理和方法的介绍，设计出正弦脉冲宽度调制的电机变频调速系统的建模与仿真。该系统主要由电流转换模块控制调节模块直流电动机模块电机观测模块组成。电流转换模块主要功能是将直流电转换成三相电流其主要结构如图所示其中根据公式计算得到输出的电流为度曲线图点击框如图，改变其中参数及调制方式再运行电机，波形的变化。改变给定频率为时，给定转速为，实际转速为。图系统参数改变控制界面当系统再次稳定后，测得电机转速，电流的曲线图如图，图所示图电机电流曲线图电机转速曲线图表不同给定频率下，给定转速与实际转速给定频率给定转速实际转速当改变系统的参数时，电机的定子电流，转速与转子角速度通过反馈与原给定进行对比，出现偏差。根据控制原理对被控参数先设定个值，再与此参数的实测值经比较器进行比较，如果两者不相等，就产生了偏差，比较器输出系列脉冲，并通过其脉冲宽度与偏差成线性关系，用此脉冲去触发开关，开关又触发执行元件，执行元件按脉冲宽度的时间动作。偏差大，脉冲宽度很宽，执行元件动作时间长，使参数的实测值与设定值的偏差迅速减小当偏差小时，脉冲宽度变窄，执行元件动作时间短，直到设定值与实测值相等，达到自动控制参数的目的。当多次改变给定频率时，调速系统根据控制原理，自动调节转速度。表所示为在不同给定频率下，给定速度与观测到的实际速度的值。由表可以看出实际转速基本上随给定频率与给定转速呈线性变化的。取两组数据进行对比研究。当给定频率为给定动态速度为时，系统经过起动阶段的调节，系统趋于稳态。如图图，如图所示，电机转速与电流已达到稳定。这时的实际转速为当改变系统参数时，给定频率由改变时，此时给定速度为。系统通过调节使实测值与设定值相等。当系统再次达到稳定状态，此时的电机转速与电流图像如图图所示。电机转速为。由此实现了基于的方式变频调速系统对于直流电动机的控制。结论本次毕业设计完成了采用正弦脉冲宽度调制技术对双闭环直流调速系统的速度控制的软件部分以及硬件部分的设计与调试，直流调速系统的调速方式有多种，但调速方式较其他方式具有更多优点，并且控制技术日益成熟并被广泛应用于各种逆变装置中，再加上控制技术正处于个不断创新不断发展的阶段，因此该设计具有重要的实际意义。本课题选择的是调制方式的其中种调制方式调制。运用采用正弦脉冲宽度调制的感应电机闭环变压变频调速系统进行建模与仿真。在理论分析和仿真研究的基础上，进行基于的电机控制变频调速系统的硬件设计，观测在脉冲宽度调制控制方式下系统稳态与动态以及有关控制参数变化的影响。以上结果反映出的系统实际调速性能比仿真时的性能稍差，但是根据仿真的总体情况和电机的性能来看，实际的响应结果也达到了预期的调速性能。而且考虑到仿真所用的无刷直流电机模型忽略了电机内部的些难以描述的非线性物理效应，考虑到电子开关电路中功率管的开关特性电机实际运行时的摩擦等等情况，实验结果还是与仿真结果相符的。调节转速其实就是通过改变脉冲波形的宽度来改变直流调速系统的速度。即要改变调速系统的速度，就是改变脉冲波形的宽度。控制方式的计算法就是通过正弦波输出频率幅值和半个周期的脉冲数，计算出波形中各脉冲的宽度和间隔。正弦脉冲宽度调制的原理通俗易懂实现简便谐波特性优良等优点，但是它存在直流电压利用率低的缺陷。展望为进步提高直流电压的利用率，我们可以采用过调制，但这样来，谐波特性优良的优势也就消失了，而准最优正弦波脉冲宽度调制法既能解决所存在的直流电压利用率偏低的缺点，又能保持住谐波特性优良的优势。无刷直流电机的结构特点决定了其运行过程中会不可避免的产生转矩脉动，对于般的调速系统，转矩脉动基本可以忽略。但是在高精度的调速领域，特别是在些微控制领域，转矩脉动可能会对系统品质造成恶劣影响。减小转矩脉动的治本之法是改进电