直流电机控制系统

论文摘要

在电气时代的今天,电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。直流电机是最常见的一种电机,在各领域中得到广泛应用。研究直流电机的控制和测量方法,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。本文正是针对这一问题,分析了单片机对直流电机进行速度测量的原理,利用PID算法实现直流电机PWM调速的方法。以SPCE061A单片机为控制核心,实现了对普通直流电机的转速测量和转速调节,为进一步研究和优化直流电机控制方法提供了基础。主要研究内容如下:1、通过SPCE061A单片机上的3个按键设定电机的转动方向、转速。直流电机转速调节范围30-60转/秒,步进值≤2转/秒。2、实时测量电机的实际转速,并在LED数码管上显示出来。3、对电机进行PID转速调节,使其转速趋近于设定值。本文具有一定可扩展性,例如优化速度调节算法,提高转速稳定度和响应速度,增加语音播报转速功能,或将测得的转速上传至PC处理等。为直流电机控制方法提供了一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电机控制发展历史
• 1.2 研究的背景和意义
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 第二章 PID 介绍
• 2.1 PID 算法
• 2.1.1 PID 增量式算法
• 2.1.2 PID 位置算法
• 2.1.3 微分先行PID 算法
• 2.1.4 PID 参数整定
• 2.2 数字PID 介绍
• 2.2.1 PID 控制系统
• 2.2.2 控制器
• 2.2.3 控制作用
• 2.2.4 PID 控制器的实现
• 2.3 PID 算法的饱和及其抑制
• 2.3.1 位置算法的积分
• 2.3.2 增量算法的比例与微分
• 2.4 PID 参数整定方法
• 2.4.1 确定控制器结构
• 2.4.2 考虑因数
• 2.4.3 经验选择
• 2.5 本章小结
• 第三章 模块特性简介
• 3.1 SPCE061A 单片机简介
• 3.1.1 SPCE061A 简介
• 3.1.2 SPCE061A 特性简介
• 3.1.3 芯片特性
• 3.1.4 “61 板”接口说明
• 3.1.5 “61 板”的检测
• 3.1.6 “61 板”的开发方式
• 3.2 电机控制模组
• 3.2.1 直流电机
• 3.2.2 用SPGT62C198 芯片实现电机控制
• 3.3 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 SPCE061A 最小系统
• 4.2 电源模块
• 4.3 1×3
• 4.4 用SPGT62C198 芯片控制直流电机
• 4.5 转速测量电路
• 4.6 数码管显示电路
• 4.7 硬件连接与跳线配置
• 4.8 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 软件架构
• 5.2 各模块程序说明
• 5.2.1 按键扫描
• 5.2.2 LED 数码管显示
• 5.2.3 流电机控制和测速
• 5.2.4 利用PID 算法实现调速
• 5.2.5 主程序流程
• 5.3 各模块驱动程序
• 5.3.1 LED 数码管驱动程序
• 5.3.2 直流电机驱动程序
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 论文主要研究成果
• 6.2 论文尚待解决的问题
• 6.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 4KHZ 中断'>附录一 SPGT62C198 的直流电机驱动程序，使用IRQ4₄KHZ 中断
• 4KHZ 中断'>附录二 4 位共阴数码管显示驱动程序，使用IRQ4₄KHZ 中断
• 附录三 SPGT62C198 电机控制模组电路原理图V1.0