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数字化PWM直流调速控制系统的设计(最终版) 数字化PWM直流调速控制系统的设计(最终版)

格式:word 上传:2022-06-25 17:03:14

《数字化PWM直流调速控制系统的设计(最终版)》修改意见稿

1、“.....或者是不可能持续不间断的导通的。我们可以采取双信号来控制直流电机的正转以及它的速度。将的端与的端相连,而把的端与的端相连,这样就使得两片芯片所输出的信号恰好相反。在为高电平期间,导通,在直流电机上加正向的工作电压。其具体的操作步骤如下当的为低电平而为高电平的时候,截止,上的电压经过内部电路和端加在的栅极上,从而使得导通。同理,此时的为低电平而为高电平,截止,上的电压经过内部电路和端加在的栅极上,从而使得导通。电源经至电动机的正极经过整个直流电机后再通过到达零电位,完成整个的回路。此时直流电机正转。在为低电平期间,端输入高电平,导通,在直流电机上加反向工作电压。其具体的操作步骤如下当的为高电平而为低电平的时候,导通且截止。此时的漏极近乎于零电平,通过向充电,为的又次导通作准备。同理可知,的为高电平而为低电平,导通且截止,的漏极近乎于零电平,此时通过向充电......”

2、“.....电源经至电动机的负极经过整个直流电机后再通过到达零电位,完成整个的回路。此时,直流电机反转。因此电枢上的工作电压是双极性矩形脉冲波形,由于存在着机械惯性的缘故,电动机转向和转速是由矩形脉冲电压的平均值来决定的。设波的周期为,为高电平的时间为,这里忽略死区时间,那么为高电平的时间就为。信号的占空比为。设电源电压为,那么电枢电压的平均值为定义负载电压系数为那么当为常数时,改变为高电平的时间,也就改变了占空比,从而达到了改变的目的。在之间变化,因此在之间变化。如果我们联系改变,那么便可以实现电机正向的无级调速。电机驱动电路如图所示。当时此时电机的转速为当时,为正,电机正转当时电机正转全速运行。图电机驱动电路高精度数字测速电路光电编码盘光电编码盘是将测得的角位移转换成为相应的电脉冲信号输出的数字传感器,本设计采用增量式光电编码器来采样转速信号......”

3、“.....这里以三相编码器为例来介绍增量式编码器的工作原理及其结构。增量式光电编码器在圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条,在圆盘两侧安放发光元件和光敏元件。当圆盘随电机旋转时,光敏元件接受的光增量随透光线条同步变化,光敏元件输出波形经过整形后变成脉冲。码盘上有向标志,每转圈相输出个脉冲。此外,为判断旋转方向,码盘还提供相位相差的两路脉冲信号。将两相脉冲中任何相输入计数器中,均可使计数器进行计数。编码盘输出的相脉冲用于复位计数器,每转圈复位次计数器。编码盘的旋转方向可以通过触发器的输出信号来判断。整形后的两相输出信号分别接到触发器的时钟端和输入端,触发器的端在相脉冲的上升沿触发。由于两相的脉冲相位相差,当电机正转时,相脉冲超前相脉冲,触发器总是在脉冲为高电平时触发,这时触发器的输出端输出为高电平。当电机反转时,相脉冲超前相脉冲......”

4、“.....这时输出端输出为低电平,由此确定电机的转动方向。转速检测的精度和快速性对电机调速系统的静动态性能影响极大。为了在较宽的速度范围内获得高精度和快速的数字测速,本设计使用每转线的光电编码器作为转速传感器,它产生的测速脉冲频率与电机转速有固定的比列关系,微机对该频率信号采用法测速处理。法测速原理法测速原理是在对光电编码器输出的测速脉冲数进行计数的同时对时钟脉冲的个数也进行计数,原理如图所示。图法测速原理图测速时间由测速脉冲来同步,即由硬件电路实现等于整个脉冲周期,设从图上点开始,计数器分别对和计数,到达点,预计的测速时间到,微机发出停止计数指令,但因为不定恰好等于整数个编码器输出脉冲周期,所以计数器仍对时钟脉冲汁数,直到点时,可以利用下个转速脉冲即点触发数字测速硬件电路使时间计数器停止计数。这样,就代表了整个测速脉冲周期的时间......”

5、“.....在编写的过程中,尽量向结构化模块化的方向编写,整个程序的清单见附录。本章将对该直流斩波调速系统的程序做具体分析。首先分析主程序的流程,其程序流程图如图所示。图主程序流程图如上图显示,本设计的主程序设计比较简单。程序首先是给送取个占空比为的数据。当然可送其它占空比数据,这里是为了更好的展示,根据不同系统的需要,其值可变。跟着对数据和中断进行初始化对控制电机的选通信号与方向信号的引脚置通电时电机不启动,直到按下启动键后再启动,启动后的转向是正转对显示子程序中用到的数据寄存单元及测速子程序中用到的时间寄存器速度数据寄存器清零设定的工作方式及定时时间,开中断,并让开始工作。接着就按顺序循环调用测速子程序显示子程序和键盘扫描子程序。键盘扫描子程序在第二章的方案选择中,我们已经确定了使用独立式键盘。其独立式键盘由四个按键组成,分别控制电机的启动制动......”

6、“.....加速和减速。其程序流程图如图。图键盘子程序的流程图组成键盘的按键有触点式和非触点式两种,单片机中应用的般是由机械触点构成的。在下图中,当开关未被按下时,输入为高电平,闭合后,输入为低电平。由于按键是机械触点,当机械触点断开闭合时,会有抖动动,输入端的波形如图所示。这种抖动对于人来说是感觉不到的,但对计算机来说,则是完全可以感应到的,因为计算机处理的速度是在微秒级,而机械抖动的时间至少是毫秒级,对计算机而言,这已是个漫长的时间了。图键盘按下时的抖动现象所以在键盘的应用中,定要解决抖动问题。通常去抖动的方法有两种硬件方法和软件方法。单片机中常用软件法,在本设计中也是应用软件法。软件法其实很简单,就是在单片机获得口为低的信息后,不是立即认定已被按下,而是延时毫秒或更长些时间后再次检测口,如果仍为低,说明的确按下了,这实际上是避开了按键按下时的抖动时间......”

7、“.....消除后沿的抖动,然后再对键值处理。不过般情况下,我们通常不对按键释放的后沿进行处理,而且不对按键释放的后沿进行处理也可以满足本设计的要求。信号发生程序本设计中,直接应用用软件的方法模拟输出信号,其程序流程图如图所程序个位十位百位正反转标志位占空比储存单元电机每秒转速储存单元,占空比预设,启动控制端电机方向控制信号清脉冲寄存器时间寄存器定时器处始化定时,边沿触发方式,设置中断开定时器调用显示子程序调用键盘识别子程序调用测速子程序测速子程序把速度值转换为码码送显外部中断加中断关定时器定时,判断到了吗到了向下执行,未到跳将转存,全清,未到,加显示程序低四位为码送给译码器显示保留低四位同时将位送加入高四位,十位的位选加入百位的加入,加入标志位,延时键盘扫描子程序判断是否有键按下,没有就跳出延时去抖动再判断是否有键按下,没有就跳出判断是哪个键盘按下,,......”

8、“.....电机启动或制动如果按键按下,电机正转或反转如果是正转的话,调到,使第四位无显示如果是反转的话,使第四位显示三如果按键按下,电机加速,如果按键按下,电机减速若按键没释放,等待否则调出正转时码为,使第四位不显示,延时软件实现程序,设定的工作方式为,的工作方式为,每计算产生个中断个波周期是,开中断开始计数把占空比数值,存进中断程序给赋初值初值为高电平信号为中的占空比数,为波形输出端口开定时器中断程序置,波低电平信号为占空比数关示。相对应用硬件实现信号,用软件实现具有成本低,限制少,实现便捷等优点。但是实现高性能的软件,也不是容易的事情。软件的最大难题是死区的大小,就是的最少分辨时间其次是程序的效率问题。用软件实现信号,常用两种方法种是用定时器控制输出,此种方法死区时间最少占个指令周期,分辨率比较低。第二种是应用指令延时实现的输出......”

9、“.....但是程序较为复杂,而且占用机时比较多。理论上,把这两种方法结合起来,根据不同的占空比,采用相应合适的方式可以比较好的解决死区与效率的问题。图就的用延时的方法实现波形输出的流程图。在本设计中,应用单片机每个机器周期为波形的基本周期采用的晶体,即波形的周期为,其频率为,采用定频调宽的方法。定时器确定波的频率,确定高电平的时间,这样改变的初值就可以改变占空比。详细程序见看附录。图产生信号的流程图测速子程序测速是本系统的附加的功能,通过对速度的测量并显示出数值来,能让人直观地看出调速的结果和性能。实现测速功能的程序流程图如图。对于小型电动机速度的测量,比较常用的采用脉冲发生器来检测速度。通常可以使用以下两种方法法在定时间间隔内,对脉冲发生器的输出脉冲计数,从而得到与转速成正比的脉冲测量值。法通过测量脉冲发生器的脉冲周期来计算电动机转速的种测量方法......”

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