一种简易型直流电机实验板的设计和实现.docx

一种简易型直流电机实验板的设计和实现生产的直流电机,其型号为RS380-ST,在无负荷的条件下，其电流为0.49A，转速为15300rpm。最大效率为64.6%，此时电流为2.85A，转速13100rpm。最大功率26.68w时，电流8.61A，转速7650rpm。停止时，电流为16.72A。其工作条件为：驱动电压7.2v，即马达端子电压为7.2v的直流恒压。工作温度范围为10到30摄氏度，工作湿度范围为30%-95%，无负荷最小转速1200转/分，无负荷最大电流630毫安培。则由上述参数可知,此种电机可知足本系统所需。2.2系统总电路图：系统总电路如图2.3.系统软件实现本系统中的程序设计采用模块化的设计方法。多个功能模块的功能互相独立，又能够相互调用，修改非常的方便，具有较强的可读性。3.1.软件功能概述在系统的硬件确定以后，足够强大的且功能完善的软件能够很好的指导和协调硬件的工作，可使系统发挥其最大的作用，并且便利以后的更新换代升级。监控程序选择在定时器中断服务程序中，主程序完成的任务相对简单，它只是完成初始化等工作而进入等待方式。一个完好的系统都离不开对系统状态的监控，为了更好的协调软件、硬件各个部分正常工作，就必须对整个系统进行严密监控。为了防止系统死机，使系统能够更好的工作，通过编程对EPROM的UCFG1寄存器的WDTE位启动，定时装置必须定时得到软件去除，以防止其溢出使MCU复位，但是定时装置不能被关闭。定时器中断服务程序担任监控任务，每隔一定的时间对电机测速装置、A/D转换进行一次采样，并进行相应的处理，再经过调节器调节来实现电机的恒转速控制。PID调节程序根据输入的偏差值，按比例、积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用以控制输出。3.2.主要程序模块主程序完成的任务相对简单。它只是完成初始化等工作而进入等待方式。PWM不能工作在休眠状态，当工作在休眠状态时，PWM输出的电压几乎为0。串行通信子程序包括：P87LPC768发送数据程序和上位机接收数据程序。P87LPC768根据A/D输入端电位器的电阻大小确定CPSW1即PWM1波形的输出占空比，进而确定电机的给定转速。通过测速电路测出电机的实际转速，再经过串行通信将转速传送给上位机软件显示出来。PID控制子程序采用增量型PID控制算法，其算式为：设所以,有即为离散化的增量型PID表达式.当系数Kp,KI,KD求出后,分别存放在指定的RAM单元。在初始化程序中,将E(K-1),E(K-2),Pp(K)单元清零,若采用浮点运算,当Kp,KI,KD分别求出(并转换成三字节浮点数),且存放在指定的内部RAM单元中。本系统有定时器0中断服务程序担任监控任务，监控扫描时间间隔选择0.5秒比拟适宜。即每0.5秒对电机测速装置、A/D转换进行一次采样，并进行相应的处理，再经过调节器调节来实现电机的恒转速控制。由于时钟以每0.5秒为一个计数单元，定时器0为每1/8秒中断一次，则4次中断即为1/2秒，需做时间调整。4.结语本文设计了一种简易型的直流电机实验板并给出了具体的软硬件设计方案，方便人们对直流电机、PID控制算法、电机驱动、闭环控制等相关知识的综合、深化学习和教学，可以以为工程师提供设计参考便于科研，解决了在电机控制等方法学习难，教学难的问题，具有重要的意义。参考文献：1孙育才，MCS-51系列单片微型计算机及其应用，第4版，东南大学出版社，20002周航慈，单片机应用程序设计，北京航空航天大学出版社,20023周航慈等，PHILIPS51LPC系列单片机原理及应用，北京航空航天大学出版社,20014康华光，电子技术基础模拟部分，第5版，高等教育出版社,20065吴浩烈，电机及电力拖动基础，重庆大学出版社,20056RABGLEHDIGITALCONTROLSYSTEMANLLYSIS7秦继荣，当代直流饲服控制系统，机械工业出版社,19938MC33886TECHNICALDATA，FREESCALESEMICONDUCTOR，20059胡烨，Protel99SE电路设计与仿真教程，机械工业出版社，20060