直流电机转速控制实验报告微机原理

自动控制原理实验

实验报告

直流电机转速控制设计

一、实验目的

1、了解直流电机转速测量与控制的基本原理。

2、掌握LabVIEW图形化编程方法，编写直流电机转速控制系统程序。 3、熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID控制原理。

二、实验设备与器件

计算机、NI ELVIS II多功能虚拟仪器综合实验平台、LabVIEW软件、万用表、12V直流电

机、光电管，电阻、导线。

三、实验原理

直流电机转速测量与控制系统的基本原理是：通过调节直流电机的输入电压大小调节电 机转速；利用光电管将电机转速转换为一定周期的光电脉冲、采样脉冲信号，获取脉冲周期。将脉冲的周期变换为脉冲频率，再将脉冲频率换算为电机转速；比较电机的测量转速与设定转速，将转速偏差信号送入PID控制器，由PID控制器输出控制电压，通可变电源输出作为直流电机的输入电压，实现电机转速的控制。

四、实验过程

（1）在实验板上搭建出电机转速光电检测电路

将光电管、直流电机安装在实验板上的合适位置，使得直流电机的圆片恰好在光电管之 中，用导线将光电管与相应阻值的电阻相连，并将电路与相应的接口相连，连接好的电路图如下。

（2）编写程序，实现PID控制

SP为期望转速输出，是

杭州电子科技大学信息工程学院院赛设计报告

杭州电子科技大学信息工程学院

项目设计报告

项目：直流电机转速控制

学生姓名 指导教师 完成日期 2016年4月27日

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杭州电子科技大学信息工程学院院赛设计报告

摘要

电机在各行各业发挥着重要的作用,而电机转速是电机重要的性能指标之一,因而测量电机的转速和电机的调速,使它满足人们的各种需要,更显得重要，而且随着科技的发展,PWM调速成为电机调速的新方式。

随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，由于数字系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。

本设计是以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52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。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在LCD上的实时显示。

关键词 直流电机；AT89S52；PWM调速；L298

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杭州电子科技大学信息工程学院院赛设计报告

Abstract

Mo

实 验 报 告

课程名称 单片机原理及应用 专业班级 姓 名 学 号

电气与信息学院

和谐 勤奋 求是 创新

1． 2． 3．

4．

实验教学考核和成绩评定办法

课内实验考核成绩，严格按照该课程教学大纲中明确规定的比重执行。实验成绩不合格者，不能参加课程考试，待补做合格后方能参加考试。

单独设立的实验课考核按百分制评分，考核内容应包括基本理论、实验原理和实验。 实验考核内容包括：1）实验预习；2）实验过程（包括实验操作、实验记录和实验态度、表现）；3）实验报告；权重分别为0.2 、0.4 、 0.4；原则上根据上述三个方面进行综合评定。学生未取得1）和2）项成绩时，第3）项成绩无效。

实验指导教师应严格按照考核内容分项给出评定成绩，并及时批改实验报告，给出综合成绩，反馈实验中出现的问题。实验成绩在教师手册中有记载。

实验报告主要内容

一． 实验目的

二． 实验仪器及设备 三． 实验原理 四． 实验步骤

五． 实验记录及原始记录 六． 数据处理及结论 七．

河南科技大学 课 程 设 计 说 明 书

课程名称 ＿＿现代电子系统课程设计＿＿ 题 目 ＿＿＿直流电机控制设计＿＿＿

学 院 ＿＿＿＿＿＿＿＿ 班 级 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 学生姓名 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导教师 ＿＿ ＿＿＿ 日 期 ＿＿ ＿＿＿＿＿＿

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课程设计任务书 （指导教师填写）

课程设计名称 现代电子系统课程设计 学生姓名 专业班级 设计题目 直流电机控制设计 一、 课程设计目的

学习直流电机PWM的FPGA控制； 掌握PWM控制的工作原理；

掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法； 了解基于FPGA的电子系统的设计方法。 二、 设计内容、技术条件和要求

利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。 （1）基本要求：

a．速度调节：不少于4档，可实现加减档控制。 b．能控制电机的旋转方向。

c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。 （2）发挥部分

直流电机原理

电机与拖动

第

三

章

直 流 电 机 的 原 理

直流电机原理

电机与拖动

直 流 电 机 原 理结构和原理 空载磁场及磁化曲线 电 枢 绕 组 电 枢 反 应

感应电势与电磁转矩

直流电机原理

第三章本 章 要 求：

直流电机的原理

电机与拖动

掌握直流发电机和直流电动机的工作原理。 了解直流电机的结构、电枢绕组。 熟练掌握并能正确使用直流电机的额定值。 熟练掌握直流电机的励磁方式。

搞清直流电机空载磁场，正确理解磁化曲线。 正确理解电枢反应概念及其影响。 正确理解电势及转矩公式，并能正确使用。 了解直流电机的换向原理，掌握换向方法。

直流电机原理

电机与拖动

直流电机的特点 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大。 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高

直流电机原理

第一节 直流电机的用途结构和原理一、直流电机的用途和结构

电机与拖动

端盖定子 转子

上一张 下一张

直流电机原理

电机与拖动

直流电机的原理和结构一、直流电机的结构

直流电机原理

电机与拖动

定子和转子

直流电机原理

电机与拖动

直流电机电枢绕组结构

直流电机原理

电机与拖动

直流电机电刷和换向器结构

直流电机原理

电机与拖动

实验五 直流电机闭环调速控制

2011级测控一班 王婷婷 2011134128

一、实验目的

1．掌握用PID控制规律的直流调速系统的调试方法； 2．了解PWM调制、直流电机驱动电路的工作原理。 二、实验设备

计算机控制技术（二）、PCI数据采集卡（含上位机软件） 三、实验原理

直流电机在应用中有多种控制方式，在直流电机的调速控制系统中，主要采用电枢电压控制电机的转速与方向。

功率放大器是电机调速系统中的重要部件，它的性能及价格对系统都有重要的影响。过去的功率放大器是采用磁放大器、交磁放大机或可控硅（晶闸管）。现在基本上采用晶体管功率放大器。PWM功率放大器与线性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流电机的静摩擦等优点。

PWM调制与晶体管功率放大器的工作原理： 1.PWM的工作原理

图5-1 PWM的控制电路

图5-1所示为SG3525为核心的控制电路，SG3525是美国Silicon General公司生产的专用 PWM控制集成芯片，其内部电路结构及各引脚如图5-2所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在A、B两端

自动控制原理实验报告

实验5

2015-12-20

实验五直流电机转速控制系统设计

一、实验目的

1.了解直流电机转速测量与控制的基本原理。

2.掌握LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。 3.熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID控制原理。

二、实验设备

计算机一台，NI ELVIS多功能虚拟仪器综合实验平台一套，LabVIEW软件，万用表一个，直流电机一个，光电管一个，电阻若干，导线若干。

三、实验任务

1.使用NI ELVIS可变电源提供的电源能力，驱动直流马达旋转，并通过改变电压改变其运行速度；

2.通过光电开关测量马达转速；

3.通过编程将可变电源所控制的马达和转速计整合在一起，基于计算机实现一个转速自动控制系统。 四、实验步骤

任务一：通过可变电源控制马达旋转

1

任务二：通过光电开关测量马达转速

任务三：通过程序自动调整电源电压，从而逼近设定转速

编程思路：PID控制器输入SP为期望转速输出，PV为实际测量得到的电机转速，MV为PID输出控制电压。其中SP由前面板输入；PV通过光电开关测量马达转速得到；将PID的输出控制电压接到“可变电源控制马达旋转”模块的电压输入控制端

浙江海洋学院东海科学技术学院本科生毕业论文

基于单片机的直流电机转速控制

摘 要

随着现代科技的不断发展，现在的电子产品越来越多，在早期，电子产品一般是纯硬件电路，没有使用单片机，电路复杂难以设计，也难以检查问题，随着微控制技术的不断完善和发展，集成芯片越来越多，单片机便出来了，换言之，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。具有划时代的意义。以前人机界面一般采用LED数码二极管，随着LCD液晶显示器的出现，人机界面更加人性化、智能化，它能显示数字、汉字和图象，控制LCD液晶显示器也很方便，电路设计也比较简单，加上单片机，组合实现的功能也比较强大，还可方便以后电路的升级与扩展。本文结合LCD显示等多种技术，实现了基于51单片机的电机转速测量控制系统的设计。

转速测控方法有频率法和周期法，由于本设计中电机转速较低，所以采用周期法进行计算，保证其精度。在设计中采用光电传感器采集信号，这种传感器是把旋转轴的转速变为相应频率的脉冲，然后用测量电路测出频率，由频率值就可知道所测转速值。红外线发光二极管负责发出光信号，红外线三极管接受发出的光信号，产生电信号，每转过一圈，光的明暗变化经历了一个方波周期，即产生了脉冲电信号。将处理好的信号接入单片

DC Machine

Implement separately excited DC machine (continuous and discrete blocks)

Library Machines Description

The DC Machine block and the Discrete DC Machine block (also in the Machines library) both implement a separately excited DC machine. The DC Machine block implements a continuous model, and the Discrete DC Machine block implements a discrete model. The following description applies to both blocks.

An access is provided to the field terminals (F+, F-) so that the machine model can be used as a shunt-connected or

直流电机

一、填空

1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。 答：交流的。

2. ★★一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功

率 ，而电刷电压 。 答：减小，不变。

3. ★一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流If不变，当加上一恒定转矩的负载后，

发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。串入电阻后，电动机的输入功率P1将 ，电枢电流Ia ，转速n将 ，电动机的效率η将 。 答：不行，不变，不变，下降，下降。

4. ★一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，

则稳定后电机的电流为 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。 答：1.25倍。

5. 并励直流电动机，当电源反接时，其中Ia的方向 ，转速方向 。

答：反向，不变。

6. 直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。 答：制动，驱动。

7. 一台串励直流电动机与一台并