直流电机正反转正反转加速课程设计.docx

湖南涉外经济学院
课程设计报告
课程名称：专业综合课程设计
报告题目：电机控制系统设计
学生姓名：
所在学院：
专业班级：
学生学号：
指导教师：
2015年1月3日
课程设计任务书
在直流电动机中，它的作用是将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流；在直流发电机中，它将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势。
四、电动机的机械特性
是指电动机的转速与转矩的关系。机械特性是电动机机械性能的主要表现，它与负载的机械特性
，运动方程式相联系，将决定拖动系统稳定运行及过渡过程的工作情况。
机械特性中的是电磁转矩，它与电动机轴上的输出转矩是不同的，其间差一空载转矩，即：
（表达式1）
在一般情况下，因为空载转矩相比或很小，所以在一般的工程计算中可以略去，即： （表达式2）
已知直流电动机的机械特性方程式为
（表达式3）
式中为电枢回路总电阻，包括及电枢回路串联电阻，为理想空载转速记为，记为，为机械特性的斜率。
当， ，电枢回路没有串电阻时的机械特性称为直流电动机的固有机械特性。当改变或或电枢回路串电阻时，其机械特性的或将相应变化，此时称为直流电动机的人为机械特性。
五、 PWM调速原理
PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。
在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”
。
图3  PWM信号的占空比
设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D= t1 / T，则电机的平均速度为Va = Vmax * D，其中Va指的是电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度；D = t1 / T是指占空比。
由上面的公式可见，当我们改变占空比D=t1/T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd,从而达到调速的目的。严格来说，平均速度Vd与占空比D并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似的看成是线性关系。
1、PWM调速方法
基于单片机类由软件来实现PWM：在PWM调速系统中占空比D是一个重要参数在电源电压不变的情况下，电枢端电压的平均值取决于占空比D的大小，改变D的值可以改变电枢端电压的平均值从而达到调速的目的。改变占空比D的值有三种方法：
A、定宽调频法：保持不变，只改变t，这样使周期(或频率)也随之改变。
B、调宽调频法：保持t不变，只改变，这样使周期(或频率)也随之改变。
C、定频调宽法：保持周期T(或频率)不变，同时改变和t。
  前两种方法在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率)，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因此常采用定频调宽法来改变占空比从而改变直流电动机电枢两端电压。利用单片机的定时计数器外加软件延时等方式来实现脉宽的自由调整，此种方式可简化硬件电路，操作性强等优点。
2、PWM实现方式
方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。
方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。故采用方案一。
六、总原理图及元器件清单
开始
系统硬件初始化

初始化定时器、中断
LED
Y
那个档位？
进入中断子程序
N
等待中断？
按键扫描
直流电机

结束

图4流程图

图5框架图

图6总原理图（1）
图7总原理图（2）