PWM控制电机调速系统.docx

摘要：提出一个基于PMI限制的直流电机限制系统，从硬件电路和软件设计两方面进展系统设计，介绍了调速系统的整体设计思路、硬件电路和限制算法。下位机采纳MPC82G516实现硬件PWM的输出，从而限制电机的电枢电压，并显示电机调速结果。上位机采纳1.IWIEW软件，实现实时跟踪与显示。最终对限制系统进展试验，并对数据进展分析,结果说明该系统调速时间短，稳定性能好,具有较好的限制效果。随着计算机限制技术的开展，微处理器已经广泛运用于直潦传动系统，实现了全数字化限制。电机采纳微处理器限制的电压、电流、转矩、转速、转角等，实现全数字直流调速，限制精度、牢靠性、稳定性、电机的性能得到提i目前，PWM调速成为电机调速的新方.式，并凭借开关频率高、低速运行稳定、动态1-65-6性能优良、效率高等优点，在电机调速中被普遍运用。但很多文献提到的PWM信号，多采纳软件PWM调速,即通过单片机的中断实现，缺点是占系统资源，易受系统中断影响和干扰，造成系统不稳定。本文将针对这一点，设计一种基于硬件PwM限制，调速时间更短的电机调速系统，并具有较好的稳定性能。一、电机限制系统的整体设计1.1 系统整体设计原理图xr,C±)U图1系统整体设计如图1所示，主要原理框图包括：1.CD显示、按楸输入、测速模块、Pml调速模块四局部。电路原理图如图2所示：投使就入PMPC516cs三l*.*j燮入反息或的g.九力尤>tJ:ftJ:“y37；Wsan：:力士IK：.5÷2与WmKw;入，及：W9Q就1；苴H：京左年5.".霹HT*了一Jj-图21.2 PfM信号PWM信号的产生采纳硬件PWM信号，即不采纳中断实现P科信号，而是利用服片机MPC82G516的PCA模式，PCA设置成PWM模式干脆产生PWM信号。频率取决于PCA定时器的时钟源，占空比取决于模块捕获存放器CCAPN1.与扩展的第9位ECAPN1.的值。由于运用9位比拟，输出占空比可以真正实现0¾到100%可调，占空比计算公式为：占空比=卜（ECAPnH,CCPnll256在电源电压Ud不变的状况卜.，电枢端电压的平均值取决于占空比11的大小。通过变更11的值可以变更电枢端电压的平均值，从而到达调速的目的.1.3 流速模块测速模块采纳自带富尔传感器并具有盛形功能的直流电机调速板J1，该模块能实现电机正反转、测速、调速功能，并自带整形芯片，调试效果较好-通过径尔传感器把测速脉冲信号送单片机P3.2,由单片机P1.o送到测速模块第5脚，限制电机正反转。PwM信号由P1.2送到测速模块第3脚，实现电机的调速。1.4 I/O接口电路输入模块采纳4个按键SkS2、S3,S4,接在单片机P1.4、PI.5、P1.6、Pl.7,分别实现启动、加速、扩展功能、减速功能。电机正反转限制由Pl.O送到测速模块第I脚。输出显示模块采纳1.CDI602,是一种内置8192个16*16点汉字库和128个16*8点ASCII字符集图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128X32全点阵液晶显示岩组成，可完成图形显示，也可以显示7.5X2个（16X16点阵）汉字，与外部CPU接口采纳并行或串行方式限制.二、电机调速系统的软件设计2.1 程序流程图当系统启动后，单片机进展初始化设置，单片机检测是否有键按下，再执行按键子程序，读取键值，调用中断，主垠片机将传感蹲输入的信号进展计算，限制PWY的输出，从而限制电机的转速，依次循环使电机趋于稳定值。系统主程序框图如图3所示.图32.2 上位机软件系统由计兑机限制单片机，从而限制直流电机的速度，PC机做为上位机，单片机作为下位机。为了便于查询和保存数据以及通过PC机调直潦电机速度。上位机采纳美国NI公司1.abVIEW软件。1.abVIER'是一种图形编程语言，通常称为G语言，具有开放的环境，能和第系统通过PC机与单片机率口实现：方软件轻松连接通讯，构成一个数据采集系统。4为1.abVIEW软件程图序框图。图4三、系统测试与分析PWM信号的输出，实现对直流电机转速进展限制的方法。利用上位机1.abVlEW软件，可得到电机调速结果。图5为电机空我状况下的调速结果.测量数据结果如表1.表1r.s*-1丈丈恭：Swr1.璃速廿/£WJ*534j6"二跄53*j5-一建*j8W53*j7数据分析：启动段，电机转速从零上升到53r/s,只需用6S,并很快趋于稳定；加速段，电机转速从53r/s上升到86r/s,只需用5s,并很快趋于稔定：减速段，电机转速从86r/s下降到53r/s,只需用7s,并很快趋于稳定。从数据中看出，通过PWM调速，电机转速变更至桎定，假设不考虑按钮灵敏度,根本保持在5s左右，并能很快趋丁稳定,较好地满意设计要求.四、PwM调速程序介绍P叫谢速通过变更肯定频率方波脉冲的占空比来变更电机速度，本设计脉冲周期恒定，本设计通过把方波分成160份，变更上下脉冲的份数来变更PWM的波形，单片机网1调速的程序代码如下所示：voidcontrol()(EA=I;whiIe(I)(if(a>=150)a=150:if(a<=10)a=10:Pl1=0：delay(160-h);Pl_l=l:delay（八）;Rey=GeyKey0;if(key='-,)a-=n;elseifkey='+')a+=n;elseif(key-)P1.o=I;dprintf(0,72,”方向：顺时针”)：)elseif(key=,c')Pl.0=0;dprintf(0,72,”方向：逆时针”)：)elseif(key=*,)Pll-0:break：)elseif(key!=O)break;)EA=O;)总结本设计中，调速是系统的主要功能，通过探讨直流电动机的机械特性，得出了几种常见的变更转速的方法，因调乐调速可实现额定转速以下大范困平滑调速，并且在整个调速范围内机械特性硬度不变.这种方法在直流电力拖动系统中被广泛采纳。为了使系统掂保证桎定的前提卜实现转速无静差，且能够快速起制动，重点介绍了转速、电流双闭环限制系统。转速负反应得到的反应电压，与给定值进展比拟后，产生了频率肯定，占空比可调的脉宽序列，并通过功率放大后,对主电路变换涔的电力电子元件的导通和关断进展耶动限制，从而变更电动机的转速，本设计,为了实现PWM限制,介绍了Pwl调制技术的原理,并时PQl变换器进展了具体介绍，为了使系统能正反转运行，主电路采纳双极式桥式变换器。最终,通过计算机仿真软件MAT1.AB对系统进展了仿真，通过对波形的分析验证f转速、电流双闭环脉宽调速系统的优点。通过本次设计，加强了我对学问的驾取，使我对设计过程有了全面地了解。通过学习限制系统工作原理以及如何利用仿真软件进展仿真，我查阅了大量相关资料，学会了很多学问，培白了我独立解决问题的实力。同时在对电路设计的过程中，稳固了我的专业课学问，使自己受益匪浅。总之，通过本次设计不仅进一步强化专业学问，还驾驭J'设计系统的方法、步歌等，为今后的工作和学习打下了坚实的根底。附录IPWM跟制的流电机自动调速系统总体硬件电路图H1.甲-ll-l一<sB011tEtESI,«0>UO