基于单片机的直流电机调速控制系统设计及性能分析开题报告

1. 研究目的与意义

直流电机是最早出现并得到应用的一种电机，发展至今已被广泛应用于工业自动化，机械设备，交通工具，航空动力等领域中。

随着技术的出现及快速发展，促进了直流电机的发展，利用单片机控制直流电机成为了直流电机调速技术中重要部分，单片机在直流电机调速中起到输出脉冲信号和控制其他逻辑电路的作用，单片机成为了直流电机调速系统中控制芯片的首选。

随着生产过程中对自动控制系统的不同要求的提高，通过改变电枢回路电阻和电压来实现直流电机调速已经无法满足当今社会对控制系统的要求，调速技术得到了较快地发展。

2. 课题关键问题和重难点

为了能较好较准确的分析电机性能，调速和测速是本系统的关键问题和难点所在。

以往通过改变电枢电压和励磁电流实现大范围调速，其电能损耗较大，不经济，也增加了换流损耗，电源电压下降时可能会导致换流失败，系统可靠性降低。

对此本系统采用产生占空比受数字pid算法控制的pwm脉冲，具有开关频率高、低速性能好、稳速性能高以及调速范围宽等优点，实现对直流电机转速的控制，记录数据分析电机性能。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1831年法拉第发现了电磁感应现象，奠定了现代电机的理论基础。

十九世纪四十年代研制成功了第一台直流电机，经过约七十年，直流电机才趋于成熟阶段。

早在1915年，美国人langmil发明了控制栅极的水银整流器，制成了由直流变交流的逆变装置；20世纪30年代，有人提出用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓整流子电机，此种电机由于可靠性差、效率低、整个装置笨重而又复杂，故无实际意义。

4. 研究方案

1.通过按键控制调整pid参数产生对应的pwm波，以控制直流电机驱动模块，暂定将直流电机转速分为9个等级，占空比分别为10%~90%（隔10取整）；2.通过电源降压模块为直流电机驱动模块供电（12v2a）；3.通过光电传感测速模块检测直流电机的转速，将频率反馈给单片机处理；4.将直流电机的状态、转速等信息在lcd1602显示器上显示，增加人机互动。

模块器件选取：1.单片机选择较为熟悉的stc89c52。

2.电机选择微型130直流电机进行模拟，并通过l298n所构成的驱动电路驱动电机。

5. 工作计划

主要研究内容：本设计要求完成直流电机转速控制设计，以stc89c52单片机为控制核心，产生占空比受数字pid算法控制的pwm脉冲，实现对直流电机转速的控制。

同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。

主要指标为：1.分析直流电机转速控制的理论。