（毕业设计全套）拉线操纵式离合器电子线控系统设计（打包下载）

本驱动器采用完整的全桥驱动芯片加上极低内组的组成。

完整的全桥驱动芯片可靠的驱动方式，使的开关损耗降至最低。

提高电源利用率。

驱动芯片自带温度保护功能限流功能。

本驱动器优于功率芯片方案功率余量低和其他半桥组合方案中时序协调复杂问题和互补驱动问题。

采用耐电流冲击型，可快速使沟道打开，提高电机的加速曲率，同时也能迅速的为电机制动。

驱动器可以工作在的调制占空比。

模块及工作原理，是英文“”的缩写，翻译成中文为脉冲宽度调制，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的种非常有效的技术，广泛应用在从测量通信到功率控制与变换的许多领域中。

控制技术主要应用在电力电子技术行业，具体讲，包括风力发电电机调速直流供电等领域。

单片机调制波有个输出通道，每个输出通道都可以独立的进行输出，每个输出通道都有个精确的计数器计算脉冲的个数个周期控制寄存器和两个可供选择的时钟源。

每个输出通道都能调制出占空比从的输出波形。

主要特点有.它有个独立的输出通道，并且通过编程可控制其输出波形的周期。

.每个输出通道都有个精确的计数器。

.每个通道的输出使能都可以通过编程来控制。

.输出波形的翻转控制可以通过编程来实现。

.周期和脉宽可以被双缓冲，当通道关闭或计数器为时，改变周期和脉宽才起作用。

.字节或字节通道协议。

.有四个时钟源可供选择他们提供了个宽范围的时钟频率通过编程可以实现希望的时钟周期。

.具有遇到紧急情况关闭程序的功能。

.每个通道都可以通过编程实现左对齐输出还是居中对齐输出。

工作原理微控制器模块是有独立运行的位脉冲计数器两个比较内存器和组成。

.左对齐方式在该方式下，脉冲计数器为循环递增计数，计数初值为.当使能后，计数器从开始对时钟信号递增计数，开始个输出周期。

当计数值与占空比常用寄存器相等时，比较器输出有效，将触发器置位，而继续计数，当计数值与周期常数寄存器相等时，比较器输出有效，将触发器复位，同时也复位，结束个输出周期，原理如图.，图.脉冲左对齐方式.中心对齐方式在该方式下，脉冲计数器双向计数，计数初值为.当使能后，计数器从开始对时钟信号递增计数，开始个输出周期。

当计数器与占空比常用寄存器相等时，比较器输出有效，触发器翻转，而继续计数，当计数值与周期常数寄存器相等时，比较器输出有效，此时改变的计数方向，使其递解计数，当与再次相等时，比较器再次输出有效，使触发器再次翻转，而继续递解计数，等待减回至，完成个输出周期，原理如图.，图.脉冲中心对齐方式.周期计算方法左对齐方式输出周期通道周期中心对齐方式输出周期通道周期.脉宽计算方法左对齐方式占空比中心对齐方式占空比使能控制和方向逻辑驱动电机时，保证桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。

如果三极管和同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。

此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值该电流仅受电源性能限制，甚至烧坏三极管。

基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。

图.所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本桥电路的基础上增加了个与门和个非门。

个与门同个“使能”导通信号相接，这样，用这个信号就能控制整个电路的开关。

而个非门通过提供种方向输人，可以保证任何时候在桥的同侧腿上都只有个三极管能导通。

图.具有使能控制和方向逻辑的桥电路采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控制两个方向信号和个使能信号。

如果信号为，信号为，并且使能信号是，那么三极管和导通，电流从左至右流经电机，如图.所示如果信号变为，而信号变为，那么和将导通，电流则反向流过电机。

图.使能信号与方向信号的使用.直流电机控制原理直流电机控制原理直流电机有两种驱动方式线性驱动方式和脉宽调制方式，缩写为。

线性驱动方式的设计很简单，只需要与电机串连个可变电阻即可，如图.所示。

改变可变电阻的阻值可以调节电机绕电流，以控制电机的输出扭矩。

当电机电阻等于可变电阻时，只有半的能量被电机利用，另半能量被可变电阻消耗，大部分功率用于产生热量，效率和散热性问题严重。

因此，这种控制方式只用于微小功率直流电动机的驱动。

脉宽调制方式是利用功率晶体管的开关特性来调制电压恒定的直流电源，通过改变占空比来改变电枢的平均电压，以此控制直流电机的扭矩，这是目前直流电动机的主要控制方式。

其控制原理图如图.所示。

图.直流电机线性驱动方式原理图当开关管的栅极输入为高电平时，开关管导通，电源电压施加到电动机两端，向电机提供能量，电动机储能。

秒后，栅极输入变为低电平，开关管截至，中断供电电源向电机提供能量，但此时电枢电感在导通时所储存的能量通过续流二极管使电机电流继续流通。

后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。

这样，对应输入的电平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图.所示。

原理图输入输出电压波形电流波形图.直流电机脉宽调制控制原理和电压波形图电动机的电枢绕组两端的平均电压值为.式中为占空比，占空比表示在个周期内，输出方波高电平时间与周期的比值，占空比的变化范围为。

电源电压不变的情况下，改变值就可以改变电机电枢两端电压的平均值，从而改变电机的输出扭矩。

电机电枢电压波形为脉冲方式，电流波形为连续的波浪方式，有定的波动。

提高频率可以减小电流波动。

直流电机控制系统有不可逆和可逆系统之分。

不可逆系统是指电动机只能单项旋转，可逆系统是指电动机可以正反两个方向旋转。

直流电机的可逆控制电路线控离合器控制系统中，直流电动机不可避免会以正反转的状态工作，这时需要使用驱动系统。

驱动芯片的主要特点是工作电压高，本驱动系统最高工作电压可达输出电流大，瞬间峰值电流可达，持续工作电流为内含有桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机继电器线圈等感性负载采用标准逻辑电平信号控制具有使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。

桥的工作原理和控制电机的输出转矩和转速图.为桥驱动电路。

.桥驱动电路控制原理将偏差的比例积分和微分通过线性组合构成控制量，用该控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称控制器。

控制器是控制系统中技术比较成熟，而且应用最广泛的种控制器。

它的结构简单，参数容易调整，不定需要系统的确切数学模型，因此在工业领域中广泛应用。

数字控制器有两种，种是控制器输出值与被控量对应的，叫位置型，另种是控制器第次输出值为第次与第次的差值的，叫增量型。

因为本设计采用闭环控制，有两路信号。

路为踏板位置信号，另路为离合器位置信号，并且两路信号输出量与位置偏差是对应的，所以选择了位置型。

由于计算机控制是种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，而不能像模拟控制那样连续输出控制量。

由于这特点式.中的积分项和微分项不能直接使用，必须离散化处理，离散的表达式如下.式中为采样周期，必须足够小系统才具有定精度，为第次采样时的偏差值，可为采样序号，为第次采样时控制器的输出。

其简化式为.式中采样序号第次采样时刻的计算机输出值第次采样时刻输入的偏差值第次采样时刻输入的偏差值比例系数积分系数微分系数开始进行控制时的原始初值比例控制在模拟控制器中，比例环节的作用是对偏差瞬间作出快速反应。

偏差旦产生，控制器立即产生控制作用，使控制量向减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数，越大，控制越强但过大的会导致系统振荡，破坏系统的稳定性。

只有当偏差存在时，第项才有控制量输出。

所以，对大部分被控制的对象如直流电动机的调压调速，要加上适当的与转速和机械负载有关的控制常量，否则，比例环节将会产生静态误差。

积分控制积分环节的作用是把偏差的积累作为输出。

在控制过程中，只要有偏差存在，积分环节的输出就会不断增大。

直到偏差等于，输出的才可能维持在常量，使系统在给定值不变的条件下趋于稳态。

因此，即使不加控制常量，也能消除系统输出的静态误差。

积分环节的调节作用虽然会消除静态误差，但也会降低系统的反应速度，增加系统的超调量。

积分常数越大，积分的积累作用越弱增大积分常数会减慢静态误差的消除过程，但可以减少超调量，提高系统稳定性，所以，必须根据实际控制的具体要求来确定。

实际的控制系统除了希望消除静态误差外，还要求加快调节过程。

在偏差出现的瞬间或在偏差变化的瞬间，不但要立即对偏差量作出响应比例环节的作用，而且要根据偏差的变化趋势预先给出适当的纠正。

为了实现这作用，可在控制器的基础上加入微分环节，形成控制器。

微分控制微分环节的作用是阻止偏差的变化。

它是根据偏差的变化趋势变化速度进行控制。

偏差变化越快，微分控制器的输出就越大，并能在偏差值变大之前进行修正，微分作用的引入，将有助于减小超调量，克服振荡，使系统趋于稳定，特别对高阶系统非常有利，它加快了系统的跟踪速度。

但微分作用对输入信号的噪声很敏感，对那些噪声较大的系统般不用微分，或在微分起作用之前先对输入信号进行滤波。

适当地选择微分常数，可以使微分的作用达到最优。

控制流程图如图本章小结本章对线控离合器控制系统的硬件电路进行了总体设计。

主要内容和结论有.以飞思卡尔单片机作为主芯片设计线控离合器的电控单元，并设计了信号处理电路功率驱动电路。

.分析了方式控制直流电机的原理。

图.控制流程图第章控制系统软件设计.软件系统总体分析基于汇编语言编程难度大，程序可读性差，可继承性差。

用语言开发系统可以大大缩短开发周期，程序明显增强的可读性，便于改进和扩充，加快了软件开发的速度。

因此本系统软件采用单片机语言编写。

线控离合器控制系统中要求离合器具有较快的响应性良好的稳定性和良好的位置跟随性。

控制系统的软件设计要综合考虑以上要求，因此软件设计是线控离合器控制系统的个重要组成部分，对控制结果有决定性影响。

系统软件主要包括控制功能和通信功能。

控制程序的结构和控制算法的设计直接影响控制效果。

控制过程中，为了提高响应性，就需要提高采样频率，加快运算速度提高稳定性就要求采样信号准确可靠，减少干扰的影响提高控制的精确性需要闭环控制，对控制结果进行反馈。

图.为系统程序的软件功能结构图。

图.控制系统软件功能结构图.控制功能软件设计功能子程序设计.输出子程序流程图线控离合器直流电机通过控制，因此输出十分重要。

系统采用的周期为，脉宽由控制量确定。