基于单片机的直流电机闭环调速系统设计开题报告

 2022-02-27 21:14:12

1. 研究目的与意义

背景:在现代化的工业生产中,几乎无处不使用电力传动装置。轧钢机,电铲,提升机,起重机,机床,纺织机等各类生产机械都要采用电动机来传动。随着对生产工艺,产品质量的要求不断提高和产量的增长,越来越多的生产机械要求能实现自动调速。在最近的十几年间,直流电动机的单机功率、转速不断提高,朝着高速、大功率方向发展。另外,由于绝缘技术和分析技术的进步,直流电动机已迅速向小型轻量,低惯量方面发展。直流调速系统具有较大的启动转矩和良好的启,制动性能,以及易于在较宽的范围内实现平滑调速,所以直流调速系统在现阶段是自动调速系统的主要形式。传统的晶闸管直流调速系统,其控制回路是基于模拟器件设计的,这使得控制回路的硬件设备及其复杂,安装调试困难,相对故障率高。设计基于lpc1752单片机的直流电机闭环调速系统,可提高工作稳定性,延长系统使用寿命。

意义:随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。本设计采用行业领先的32位cortex-m3处理器lpc1752,该芯片适用于高度集成,低功耗的应用中。采用该单片机构成闭环控制系统,不同于传统开环控制,闭环控制系统有反馈,可以实现自动调节,在测量出实际与计划发生偏差时,按标准来进行调节,节约了人力资源和降低了系统成本,从而有效的提高工作效率。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

研究以单片机lpc1752和pwm控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用lpc1752芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计,能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。学习直流电机调速系统的工作原理以及单片机开发流程,掌握pwm直流调速系统的原理及方法,学习其驱动电路基本原理。学习光电编码器的测量原理以及信号采集电路的基本原理。设计单片机外围硬件电路及相应实际应用功能,使用c语言编写直流电机调速控制程序和正交编码信号采集程序,实现闭环精确地控制直流电机速度。实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

系统结构框图如图1,利用LPC1752作为核心芯片,由单片机产生一个PWM脉冲来驱动电机,进而控制直流电机的转速,并由光电编码器测量电机转速,将其反馈到单片机正交编码器接口(QEI)模块并显示,通过按键控制单片机输出的PWM脉冲,从而一步一步向预期转速靠近。

控制系统原理图如图2,首先在单片机中给定PWM脉宽值,确定电机正反转运行状态,驱动直流电机运行,通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速,实现了对电机的速度检测,构成了完整的闭环控制系统。由单片机改变输出的PWM脉宽值,缩小电机转速偏差,直到电机以给定转速运行。

4. 参考文献

[1]周立功.深入浅出cortex-m3—lpc175x(上册)[m].广州:广州致远电子有限公司.2010

[2]周立功.深入浅出cortex-m3—lpc175x(下册)[m].广州:广州致远电子有限公司.2010

[3]王为青,程国钢.单片机keil cx51应用开发技术[m].北京:人民邮电出版社.2006

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5. 计划与进度安排

(1)2017.2.20—2017.2.24检查毕业实习内容、实习日志、调研及查阅文献情况;

(2)2017.2.27—2017.3.17熟悉lpc1752系列单片机内部结构及其程序语言;

(3)2017.3.20—2017.3.31了解产品的电路及相关ic的使用;绘制原理图,调试相关硬件;

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