"2021-2022精品资料：单片机控制的直流调速系统设计与仿真分析"

"精品资料（2021-2022收藏）单片机控制的单闭环直流调速系统.doc；精品资料（2021-2022收藏）单片机控制的单闭环直流调速系统.doc;课题 单片机控制的单闭环直流调速系统性能指标：S=0,D=10。功能：对直流电机调速；单片机控制，小键盘输入转速，实时 LED 显示转速。要求： ① 直流电机：Z2-93型 ，60KW/220V/305A/1000rpm ， V-M ， R=0.18Ω ，CE=0.2Vmp,单闭环控制； ② 硬件设计（主电路，控制电路）、软件设计； ③ 仿真。 摘要： 本文研究了单片机控制的单闭环直流调速系统。该系统可以实现对直流电机的调速，并通过单片机控制，利用小键盘输入目标转速，并实时 LED 显示转速。在硬件设计方面，主要包括主电路和控制电路的设计，以及软件设计。通过对 Z2-93型 直流电机的特性参数进行分析，得出了该系统的性能指标，包括 S=0 和 D=10，用于后续的测试和评估。本文还对 V—M 调速系统方案和 PWM 调速系统方案进行了分析和比较，以确定采用的调速方案。最后，通过仿真实验验证了系统设计的可行性和稳定性。 关键词：单片机，直流调速，闭环控制，硬件设计，软件设计，仿真。 第一部分 直流单闭环直流调速系统方案分析 1.1 V—M 调速系统方案分析 针对单闭环直流调速系统，本文首先对 V—M 调速系统方案进行了分析。V—M 调速系统是一种基于电压和电机转速之间的关系来控制电机转速的方法。通过调节电机的电压，可以实现对电机转速的控制。然而，V—M 调速系统具有控制精度低、动态性能差等缺点，因此在实际应用中较少采用。 1.2 PWM 调速系统方案分析 除了 V—M 调速系统，本文还对 PWM 调速系统方案进行了分析。PWM 调速系统是一种通过改变电机输入的脉冲宽度来实现对电机转速的控制。通过控制脉冲宽度的占空比，可以改变电机的平均输入电压，从而实现对电机转速的控制。PWM 调速系统具有控制精度高、动态性能好等优点，因此在实际应用中广泛采用。 1.3 两种方案的比较 在本文的研究中，通过对 V—M 调速系统和 PWM 调速系统的比较，最终选择了 PWM 调速系统作为单闭环直流调速系统的方案。相比于 V—M 调速系统，PWM 调速系统具有更高的控制精度和更好的动态性能，能更好地满足实际应用的需求。 第二部分 PWM 直流电机调速系统系统设计 在第二部分中，本文详细介绍了 PWM 直流电机调速系统的系统设计。该系统的硬件设计包括主电路和控制电路。主电路主要包括电机驱动电路和电源电路，通过电源电路提供稳定的电压和电流，驱动电路将控制信号转化为对电机的控制信号。控制电路主要包括单片机、小键盘和 LED 显示器，通过单片机控制和小键盘输入，实现对电机转速的调节，并通过 LED 显示器实时显示转速。 在软件设计方面，本文使用单片机进行控制，根据输入的目标转速和实时转速，计算出控制信号，并通过脉冲宽度调制的方式输出控制信号，实现对电机转速的调节。软件设计还包括了实时 LED 显示转速的功能，通过将转速信息转化为对应的 LED 点亮的方式，实现对转速的实时监测和显示。 最后，为了验证系统设计的可行性和稳定性，本文进行了仿真实验。通过仿真实验，可以评估系统在不同工况下的控制效果，并进行参数调整和优化，以满足系统性能指标的要求。 综上所述，本文研究了单片机控制的单闭环直流调速系统。通过对 V—M 调速系统和 PWM 调速系统的比较，选择了 PWM 调速系统作为最终的方案。通过硬件设计和软件设计，实现了对直流电机的调速，并通过 LED 显示器实时显示转速。通过仿真实验，验证了系统设计的可行性和稳定性。该系统具有较高的控制精度和较好的动态性能，能够满足实际应用的需求。