伺服电机控制电路设计.docx

1
攀枝花学院专科毕业设计（论文）
伺服电机控制电路设计
学生姓名：王金诚
学生学号：0033
院係）：工程技术学院
年级专业：生产过程自动化指导教师：周登荣副教授
2
二0-0年十月
百度文库-让ywords:Single-ChipComputer，motor，photoelectric，drive，inversion
百度文库-让每个人平等地提升自我
III
百度文库-让每个人平等地提升自我
33
目录
摘要
ABSTRACTIII
第一章绪论5
百度文库-让每个人平等地提升自我
33
目录
摘要
ABSTRACTIII
第一章绪论5
百度文库-让每个人平等地提升自我
5
第二章设计方案分析7
可行性分析7
方案比较及确定7
8
第三章伺服电机控制电路基本原理
设计原理9
位置随动系统的根本任务就是实现执行机构对给定量的准确跟踪能，使被控量准确无误
地跟随并复现给定量。为使系统获得所要求的性能指标，必须对直流伺服电动机的三个基本状态变量，即位置（转角）、转速和电枢电流中的一个、二个或三个进行测量，组成不同结构
。9
模块式单片机应用系统设计10
3-2-1基于总线的模块式MCS-51单片机应用系统10
随着微电子技术的迅速发展单，片机（微控制器）芯片的设计者和制造商不断推出性能优越且价格便宜的各类型号的单片机。单片机的使用者则将其应用到越来越广泛的领域应，用模式也是各种各样。虽然单片机应用的场合以及其作用各种各样各，系统的硬件结构也不相同，但是每个应用系统的组成原理大致相同接，口电路的设计方法是一样的，系统扩展都是基于其片外三总线实现的。因此，本系统采用了一种基于CS-51系列单片机三总线的通用
应用系统设计方法。这样设计的单片机应用系统不但可以用于直流伺服控制系统还，可以用于其他51系列单片机控制系统。10
第四章伺服电机控制电路硬件设计13
百度文库-让每个人平等地提升自我
7
功能模块的设计13
功率驱动模块15
测量电路设计16


第五章伺服电机程序设计19
（1）键盘/显示器基本程序设计19
功能键处理程序设计20
TO中断服务（控制）程序设计23
PID控制算法子程序24
第六章结论25
系统调试25
PID控制实验26
参考文献29
附录：电路图30
致谢31
第一章绪论
电力电子技术的进步，导致控制技术的大变革。微处理机和数字信号处理器的出现，使得伺服系统电脑化，控制装置的功能由软件决定。惊人的设计趋向是在现代伺服回路的反馈部分，基于“if（如）……then（则）”规则的动态变化的数字式反馈补偿，在现代的最新设计中，可显著提高伺服软系统的性能。也就是说，现代伺服回路预示着“专家”回路的出现。
总而言之，微电子学的突飞猛进，规模集成电路成批生产，计算机的广泛应用，使得伺服控制技术获得迅猛发展。由于有了微计算机，使现代控制理论在伺服系统中的应用得到有力的支持，架起了现代控制理论通向伺服系统的桥梁，大大改善了控制性能。而电力电子学的最新成就，又促使了伺服系统的不断发展。展望未来，新器件、新理论、新技术必将驱使伺服系统朝着“智能化”的方向发展，赋予人工智能特性的伺服系统必将获得广泛应用。
第二章设计方案分析
可行性分析
系统以MCS-51单片机为控制核心，控制量经D/A(数/模)转换送大功率驱动模块以控制直流伺服电机，直流伺服电机的输出经减速器减速后送输出指针。采用光电编码器实现对系统输出转角的测量，光电编码器输出的两路相差1/4周期的方波信号，经脉冲变换电路整形辨相为两路反映电机转向的脉冲信号，由可逆计数器计数后，反馈回单片机内。单片机主要完成定时采样、偏差计算、控制算法运算及控制输出等功能。
方案比较及确定
微机直流伺服系统硬件、软件的设计。包括系统总体方案设计，单片机应用系统设计，驱动电路设计，测量电路设计，以及系统软件的设计方法.
直流伺服系统控制策略的研究。考虑到基本PID控制在控制系统中已经能够取得基本满意的效果，首先讨论了直流伺服系统基本PID控制算法、参数整定及控制算法的实现方法。滑模变结构控制是一种在给定超曲面上采用不同结构控制，滑模变结构控制的滑动模态对加给系统的干扰和系统的各种摄动具有完全的自适应性，所以完全能满足高精度伺服系统的控制要求处理。论文讨论了滑模变结构控制的基本方法，设计了直流伺服系统滑模变结构控制器，并用MATLAB仿真比较了两种控制的控制效果。
系统软、硬件的调试方法