pwm双闭环控制系统

课 程 设 计 任 务 书

目录

1摘要…………………………………………………………………… 3 2 引言……………………………………………………………………4 3 设计内容与要求………………………………………………………4 3.1设计内容…………………………………………………………4 3.2设计要求…………………………………………………………4 4 系统总体设计方案……………………………………………………5 4.1 方案提出…………………………………………………………5 4.2 总体框图…………………………………………………………5 5 系统工作原理…………………………………………………………6 5.1 PID算法………………………………………………………6 5.2 DS18B20 传感器工作原理……………………………………8 6 系统硬件设计…………………………………………………………9 7 系统软件设计………………………………………………………11

7.1程序设计组成…………………………………………………11 7.2程序代码………………………………………………………11

8 系统调试与测试结果……………………………………

设计题目及分析

设计题目：转速电流双闭环控制的H型双极式PWM直流调速系统

直流电动机：UN=48V，IN=3.7A，nN=200r/min允许过载倍数?=2；电枢回路电磁时常

TL=0.015s，机电时常Tm=0.2s；PWM环节的放大倍数：KS=4.8,；电枢

回路总电阻：R=1?；电枢电阻Ra=0.5?。电流反馈系统β=1.33V/A，转速反馈系数α=0.05V·min/r，电动势转速比Ce=0.18V·min/r。转速电流调节器输入输出限幅电

**U?Unmim压=10V.

采用MATLAB对双闭环系统进行仿真，绘制直流调速系统仿真框图，仿真得出启动转速，起动电流，直流电压Ud，ASR,ACR输出电压的波形。并对结果进行分析。

直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动中获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文

本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究,并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程,提出了PWM调速方法的优势,指出了未来PWM调速方法的发展前景,点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多,其中以PWM变频调速方式应用最为广泛,而PWM变频器中,H型PWM变频器性能尤为突出,作为本次设计的基础理论,本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上,本文将做出SG3525单片机

第３１卷第０６期

煤矿机

械

Ｖ０１．３１Ｎｏ．０６２０１０年０６月

ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ

Ｊｕｎ．２０１０

基于ＭＳＰ４３０的直流电机ＰＷＭ调速双闭环控制系统设计

Ｉ燕飞

（河南城建学院，河南平顶山４６７０４４）

摘要：介绍了一种超低功耗１６位单片机ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９。基于ＭＳＰ４３０Ｆ２６１９设计一直流电

机双闭环ＰＷＭ调速系统。由测速发电机检测直流电机转速构成速度反馈，霍尔电流传感器检测电枢电流构成电流反馈．。ＭＳＰ４３０完成转速、电流双闭环控制器的数字算法。ＭＳＰ４３０‘单片机的定时器生成ＰＷＭ波．经功率驱动芯片放大后控制直流电机的电枢电压进行平滑调速。实验表明该控制系统实现简单、调速性能可靠。

‘关键词：测速发电机

单闭环控制系统设计及仿真

班级 电信2014 姓名 张庆迎 学号 142081100079

摘要 直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，

所以在电气传动中获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。

关键词 直流电机 直流调速系统 速度调节器 电流调节器 双闭环系统

在送乘飞机出行时，为什么不能 说祝你一路顺风?

每天上学骑自行车的感受？乘 车的感受等？

干扰因素这节课我们就研究研究闭环 控制系统的干扰与反馈。

第四单元 控制与设计 第三节 闭环控制系统的干扰与反馈

长安一中

蒋建波

什么是干扰因素： 一)什么是干扰因素： 1.干扰因素的概念： 1.干扰因素的概念： 干扰因素的概念

在控制系统中，除输入量( 在控制系统中，除输入量(给定 以外， 值)以外，引起被控量变化的各种因 素称为干扰 interference)因素。 干扰( 素称为干扰(interference)因素。

案例一：逆风中骑自行车。 案例一：逆风中骑自行车。

脚踩的力给定量

自行车

行使的速度被控量

风 逆风、顺风、上坡路 逆风、顺风、上坡路……

案例二：飞机飞行。 案例二：飞机飞行。

结论：在控制系统中， 结论：在控制系统中，干扰因素一定 可能有一个，也可能有若干个。 有，可能有一个，也可能有若干个。

扩展讨论： 扩展讨论：

生活中还有哪些例子说明“ 生活中还有哪些例子说明“闭 环控制系统的干扰是存在的， 环控制系统的干扰是存在的，是不 可避免的” 可避免的”?

马上行动： 马上行动： 在电冰箱的温度控制系统中，下 列情况是否属于影响其温度控制的干 扰因素？ (1)开

单闭环控制系统设计及仿真

班级 电信2014 姓名 张庆迎 学号 142081100079

摘要 直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，

所以在电气传动中获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。

关键词 直流电机 直流调速系统 速度调节器 电流调节器 双闭环系统

技术与设计2第四单元

在送乘飞机出行时，为什么不能 说祝你一路顺风?每天上学骑自行车的感受？乘 车的感受等？

技术与设计2第四单元

干扰因素这节课我们就研究研究闭环 控制系统的干扰与反馈。

技术与设计2第四单元

第四单元 第三节

控制与设计

闭环控制系统的干扰与反馈

长安一中

蒋建波

技术与设计2第四单元

一)什么是干扰因素： 1.干扰因素的概念： 在控制系统中，除输入量(给定 值)以外，引起被控量变化的各种因 素称为干扰(interference)因素。

技术与设计2第四单元

案例一：逆风中骑自行车。脚踩的力给定量

自行车

行使的速度被控量

风 逆风、顺风、上坡路……

技术与设计2第四单元

案例二：飞机飞行。

结论：在控制系统中，干扰因素一定 有，可能有一个，也可能有若干个。

技术与设计2第四单元

扩展讨论： 生活中还有哪些例子说明“闭 环控制系统的干扰是存在的，是不 可避免的”?

技术与设计2第四单元

马上行动：在电冰箱的温度控制系统中，下 列情况是否属于影响其温度控制的干 扰因素？ (1)开电冰箱门。 外面热气进入冰箱将会引起箱内 温度变化，属于干扰因素。

技术与设计2第四单元

(2)电冰箱所在房间的温度从20℃ 变到32℃属于干扰因素。 (3)把热菜或热饭放入电冰箱中。 属于干扰因素

几种典型的步进电机闭环控制系统

默认分类 2010-08-15 13:46:09 阅读122 评论0 字号：大中小 订阅

步进电机的闭环控制系统 郭 宏（哈尔滨工业大学）

【摘要】 系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。 【叙 词】步进电机闭环系统／高精度定位 l概述

步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1-5]

步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

但是，步进电机的开环控制无法避免步进电动机本身所固有的缺点，即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面，开环控

几种典型的步进电机闭环控制系统 默认分类 2010-08-15 13:46:09 阅读122 评论0 字号：大中小 订阅 步进电机的闭环控制系统

郭 宏（哈尔滨工业大学）

【摘要】 系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。

【叙

l概述

能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。

2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1-5]

步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

步和难以实现高速。另一方面，开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度比较低。因此，在精度和稳定性标准要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。

步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。

3.2.2 电流的直接控制

电流直接控制，就是采用跟踪型的PWM控制技术对电流波形的瞬时值进行反馈控制，可以采用滞缓比较方式，也可采用三角波比较方式，进行电流的直接控制。采用PWM技术的直接控制方法从原理上来说可以有效地滤除系统中的无功电流和全部有害电流。与间接控制方法相比较，直接控制方法具有更高的响应速度和控制精度，但它要求开关频率高，因为大功率器件很难以高开关频率运行，因此不采用电流直接控制。一般来说，电流直接控制适合于小功率场合。但从目前世界上运行的无功补偿器的情况看来，电流直接控制在中、大容量系统也有应用。日本新农用于输电80Mvar的SVG和日本神户用于钢厂负荷补偿20Mvar的SVG均采用了电流直接控制方式。前者在电网严重不对称，甚至短路时仍可照常工作;后者对炼钢电极短路引起的电网电压闪变有很好的抑制作用。电流直接控制的SVG控制系统有两种基本结构：1.滞环比较控制；2.电压电流双闭环控制.

本文主要讨论电压电流双闭环控制方法。控制结构如图3.2所示，采用了dq轴下的瞬时控制系统。SVG发出的电流瞬时值经dq0坐标变换变为idiqi0，与有功电流、无功电流参考值作比较后，经PI调节器所得值，再经dq0反变换，得到三相电压信号，进