直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)帶任務(wù)書+開題報(bào)告+外文翻譯】,直流電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),優(yōu)秀,優(yōu)良,畢業(yè),課程設(shè)計(jì),任務(wù)書,開題,報(bào)告,講演,呈文,外文,翻譯 1 開題報(bào)告 1．本課題的研究?jī)?nèi)容、重點(diǎn)及難點(diǎn) 研究?jī)?nèi)容 直流電動(dòng)機(jī)因其良好的起動(dòng)性能和調(diào)速性能而得到廣泛的應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)在社會(huì)的應(yīng)用很廣泛，常應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場(chǎng)合，例如在工礦、交通、醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化等等行業(yè)。利用單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速往往可以提高系統(tǒng)的可靠性，抗干擾能力，維修方便，能耗低，性價(jià)比高等特點(diǎn)。 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 主要應(yīng)用 常應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場(chǎng)合，其 良好的起動(dòng)性能、調(diào)速性能和制動(dòng)性能而在高鐵、工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 。因此研究 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制 的原理有著 很大的現(xiàn)實(shí)意義。本課題的研究?jī)?nèi)容是基于 單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)要求采用閉環(huán)反饋控制 。 直流電動(dòng)機(jī)初始速度為零，并且通過(guò)液晶屏顯示速度。 本課題的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾個(gè)方面： （ 1） 研究 直流電動(dòng)機(jī) 的 工作原理 ； （ 2） 研究 直流電動(dòng)機(jī) 的 測(cè)速原理 ； （ 3） 研究 直流電動(dòng)機(jī) 的 閉環(huán)反饋控制 ； （ 4） 研究如何利用單片機(jī)系統(tǒng) 設(shè)定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采集 ， 反饋 處理數(shù) 據(jù) ； （ 5） 研究 直流電動(dòng)機(jī) 的 閉環(huán)反饋控制減少轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差 ； （ 6） 研究 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 的硬件 。 研究重點(diǎn)及難點(diǎn) 重點(diǎn)： （ 1） 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 的硬件設(shè)計(jì)，使基本硬件電路能滿足初始速度為零，額定負(fù)載時(shí)，單位階躍響應(yīng)超調(diào)量 <5%，轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差 <± 5%； （ 2）選擇合適的測(cè)速元件，更能精準(zhǔn)的測(cè)出直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； （ 3）正確設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的程序 ,其偏差按某種控制算法進(jìn)行計(jì)算，所得數(shù)字量輸出信號(hào)經(jīng) D／ A 轉(zhuǎn)換接口直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其保持在設(shè)定值上。 難點(diǎn)： （ 1）利用數(shù)字 術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制； （ 2）如何合理單片機(jī)程序，使之能精確測(cè)量出直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； （ 3）如何減少額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差。 2．準(zhǔn)備情況 （查閱過(guò)的文獻(xiàn)資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件等） 2 研 究概況及發(fā)展趨勢(shì) （ 1） 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 研究概況 [1在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，直流電動(dòng)機(jī)是很重要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。在航空航天、工業(yè)自動(dòng)化等行業(yè)對(duì) 對(duì)起動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場(chǎng)合，直流電動(dòng)機(jī)是很常用的控制對(duì)象。隨著科技的發(fā)展，促進(jìn)和改變了直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制逐漸的從模擬向數(shù)字化發(fā)展，特別是在單片機(jī)應(yīng)用中，促進(jìn)了直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制技術(shù)走向了一個(gè)全新的階段，更加的智能化和提高可靠性已成為了必定發(fā)展的趨勢(shì)。 與交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速相對(duì)比，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制的原理比較簡(jiǎn)單。僅僅只要改變直流電動(dòng)機(jī)的電壓就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 通常改變電壓的方法有很多種，最常見的是采用脈沖寬度調(diào)制（ 調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電樞電壓的占空比就能控制直流電動(dòng)機(jī)的平均電壓，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。 （ 2）國(guó)內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì) [4在我國(guó)， 電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)和起步都比較晚，但是發(fā)展非常的迅速。 在 1966 年中電動(dòng)機(jī)已經(jīng)開始生產(chǎn)和應(yīng)用，如江蘇、南京等地都有產(chǎn)生，并且在各行各業(yè)中都有使用，所有半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)電路基本都是國(guó)產(chǎn)化，伴隨著改革開放的步伐， 80 年代直流電動(dòng)機(jī)在我國(guó)發(fā)展很迅速。 在小功率電動(dòng)機(jī)中，經(jīng)過(guò)了 40 多年的發(fā)展，特別在改革開放的 20 多年來(lái)的快速發(fā)展，取得了很大 的進(jìn)步。在我國(guó)，小功率電動(dòng)機(jī)的發(fā)展可以分為兩個(gè)階段，第一階段，順應(yīng)我國(guó)家電也發(fā)展的需要，應(yīng)用于風(fēng)扇、空調(diào)、洗衣機(jī)、排煙機(jī)、保健等產(chǎn)品的小功率電機(jī)，國(guó)內(nèi)的企業(yè)通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、設(shè)備引進(jìn)吸收、已經(jīng)縮小了同發(fā)達(dá)國(guó)家的距離，有部分的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)的水平，企業(yè)有了很多的自主研發(fā)的能力、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)也形成了一些國(guó)內(nèi)外知名的品牌。電機(jī)產(chǎn)品自身大量出口國(guó)外等國(guó)際市場(chǎng)，成為我國(guó)電機(jī)出口業(yè)務(wù)的主要部分。第二階段，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，車用小功率的需求也迅速的增長(zhǎng)，帶動(dòng)了永刷直流和無(wú)刷直流電機(jī)主題的車用功率型電機(jī)的興 起。 我國(guó)未來(lái)的電機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，由于能源和環(huán)境的問(wèn)題的日益重要，對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的主要?jiǎng)恿υO(shè)備 外出現(xiàn)了更高效率的所謂“超高效率電機(jī)”。在我國(guó)也有必要考慮超高效率電機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用。超高效率電機(jī)具有節(jié)能潛力和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于使用在經(jīng)濟(jì)上也是頗為有力的，具有降低損耗、提高效率等途徑。 3 主要參考文獻(xiàn) [1] 顧繩谷 M]械工業(yè)出版社， 2010 [2] 王益全 M]學(xué)出版社， 2005 [3] 宋慶環(huán) J]2008（ 04）： 574] 胡壽送 M]學(xué)出版社， 2013 [5] 陳毅，陳伯時(shí) 動(dòng)控制系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2009 [6]王連英 M]等教育出版社， 2008. [7] 牛潔，周靜 J]. 電子測(cè)試， 2008，（ 05）： 749] 劉小兵，劉任慶 J]. 電氣開關(guān)， 2008，（ 04）： 54 [9] 張濤，張曉宇，王輝俊 直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作 [J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索， 2014，（ 33）： 13410] ,,of C ]993,28(1):172有設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件 個(gè)人 計(jì)算機(jī) 、 51 單片機(jī)開發(fā)板、示波器、 直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬(wàn)用表，開放實(shí)驗(yàn)室 4 3． 實(shí)施方案、進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 實(shí)施方案 本課題有三個(gè)主要問(wèn)題需要解決，分別是系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差 、系統(tǒng)程序和系統(tǒng)實(shí)物設(shè)計(jì)制作。其中，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)可以通過(guò)查閱相關(guān)資料和借鑒工業(yè)成品來(lái)解決；系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差 主要通過(guò)所學(xué)知識(shí)和查閱相關(guān)資料吸取總結(jié)已有經(jīng)驗(yàn)， 減少轉(zhuǎn)速控制 系統(tǒng)誤差；軟件程序的設(shè)計(jì)和實(shí)物的制作與調(diào)試可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行，對(duì)于該過(guò)程中所遇到的問(wèn)題可以通過(guò)查閱相關(guān)資料，和同學(xué)討論，詢問(wèn)指導(dǎo)老師，到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)等手段解決。 具體如下： （ 1） 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 基于 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 1 所示。系統(tǒng)以單片機(jī)為基礎(chǔ)，根據(jù) 速的基本原理，通過(guò)改變直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的占空比來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流的平滑調(diào)速。系統(tǒng)可以通過(guò)單片機(jī)鍵盤或者電位器來(lái)控制給定速度的大小。 （ 2） 系硬件 計(jì) 本系統(tǒng)包括以下幾部分：以單片機(jī) 核心， 單片機(jī)主控核心模塊，轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采集模塊，設(shè)定和顯示模塊，功率控制輸出模塊 等。 K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 系統(tǒng)首先通過(guò)鍵盤或者電位器給定轉(zhuǎn)速，然后系統(tǒng)利用單片機(jī)產(chǎn)生 號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制直流電動(dòng)機(jī)；直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)光電編碼器反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)供單片機(jī)采集動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速，與反饋轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，進(jìn)行 算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)向的控制，達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的目的。電流檢測(cè)可以測(cè)量電樞繞組電流大小，防止過(guò)電流。 電位器 給定 A/D 占空比 橋 Ｍ Ｇ Ｐ１ 鍵盤給定 轉(zhuǎn)速反饋 光電編碼器 測(cè)量轉(zhuǎn)速 圖 1 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的原理框圖 5 系統(tǒng)組成如圖 2 所示： （ 3） 軟件設(shè)計(jì) 主程序軟件流程圖如圖 3 所示，主要完成實(shí)時(shí)性要求不高的功能，完成系統(tǒng)初始化以后，實(shí)現(xiàn)鍵盤處理、刷新顯示等功能。 主程序軟件流程圖如圖 3 所示 ： 進(jìn)度實(shí)施計(jì)劃 第一階段（ 2 月 28 日至 3 月 6 日）：方案設(shè)計(jì)，查找資料，畫出原理框架圖，提交硬件原理草圖一份。 第二階段（ 3 月 7 日至 3 月 13 日）：方案論證。 動(dòng) 電路 直流 電機(jī) 示 圖 2 系統(tǒng)組成 光電 編碼器 鍵盤 A/D 轉(zhuǎn)換 電位給定 電流檢測(cè) 系統(tǒng)初始化 刷新顯示 圖 3 程序框圖 開始 判斷是否 有鍵按下 取鍵值并處理 6 第三階段（ 3 月 14 日至 4 月 1 日）：硬件設(shè)計(jì)布局，器件選型，進(jìn)行調(diào)試。提交 第四階段（ 4 月 2 日至 5 月 15 日）：軟件編程并與硬件進(jìn)行聯(lián) 調(diào)，最后提交該電路板。 預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 1、撰寫兩萬(wàn)字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（兼附 15 篇以上的參考文獻(xiàn)）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書中應(yīng)包括 300～ 500 個(gè)單詞的英文摘要及關(guān)鍵詞； 2、完成與課題相關(guān)英文資料的翻譯（約四萬(wàn)英文字符，附英文全文）； 3、完成 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 系統(tǒng)開發(fā)的研究和實(shí)現(xiàn)方案； 4、設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的硬件和完成相應(yīng)軟件程序設(shè)計(jì)，給出必需的硬件實(shí)現(xiàn)原理圖； 5、根據(jù)課題任務(wù)與要求，完成可供 演示 的功能樣機(jī)。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日 開題小組意見 開題小組成員簽字： 年 月 日 院系審核意見 院系主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日