大功率电动机调速控制的软件设计.doc

1、XX大学毕业设计（论文）题目：大功率电机转速控制软件设计学院：测试与光电工程学院专业名称：测控技术与仪器 班级学号：学生姓名： 指导教师：二 Oxx 年六 月大功率电机转速控制软件设计摘要半固态镁合金连续铸轧是一种全新的近终型金属成形技术，可用来提高镁合金的性能。但目前镁合金铸轧自动化程度相对低、速度控制特性差因此，通过对可控硅调速系统的改进，以实现铸轧速度的无级调速。在本系统中，主控微机选择的是 80C552，通过给定电位器给定一定电压，在微机内部进行 A/D 转换后作为电机速度的给定值，使用光电码盘配合改进型 M/T 法对电机进行测速，将检测到的电机转速实际值与给定值进行比较，分析电机转速

2、偏差的大小与变化的情况，在在内部进行 PID 运算，通过改变 PWM0 脉冲宽度寄存器的值，改变单片机输出的 PWM 脉冲的占空比，输出的 PWM 脉冲经隔离、驱动、放大后对电机的速度进行有效调节，使得电机的实际转速与给定转速相等。通过此次调速系统的改进，实现了镁合金半固态加工技术的自动化水平；实现螺旋杆运转速度大范围连续自动可调，可把现在用于铸轧辊的可控硅调速系统改成PWM 驱动控制系统,并把电压控制改为电流控制,适当提高PWM 放大器的输出驱动能力和系统的抗干扰能力；实现铸轧速度的无极调速，而且运转平稳，低速特性好，其调速控制设计成由微机来实现的软、硬件 PWM 驱动控制系统，并在PWM

3、系统之前加上一个 PID 调节器，以克服外部各种干扰因素的影响，提高系统的综合性能指标；用 PWM 和光电码盘实现了镁合金铸轧速度的无级调速，而且运转平稳，稳态误差0.3 。关键词 80C552 直流电机 PWM 调速 PID 控制The software design of the high power motor speed controlAbstract Semi-solid magnesium alloy continuous casting is a new near-net-shapemetal forming technology can be used to improve t

4、he properties of magnesium alloys. But the current level of magnesium alloy casting automation relatively low speed control characteristic difference Therefore, the governor of the SCR system improvements in order to achieve casting speed of variable speed.In this system, the master computer chose t

5、he 80C552, by a given potentiometer setting a certain voltage, the microcomputer inside the given value as the motor speed of the A / D conversion, using optical encoder with improved M / T method of motor speed, the motor speed to the actual value of a given value, the motor speed deviation analysi

6、s of the size and change in internal PID operation by changing the value of the PWM0 pulse width register, change MCU output PWM pulse duty cycle, the output PWM pulse by the isolation, drive, amplified to effectively regulate the speed of the motor so that the actual speed of the motor and given eq

7、ual speed.By improving the speed control system to achieve the level of automation of magnesium alloy semi-solid processing technology; to achieve a wide range of operating speed auger automatically and continuously adjustable speed control system is now available for the SCR casting roll into a PWM

8、 The drive control system, and to change the current control voltage control, an appropriate increase in anti-jamming capability PWM amplifier output drive capability and systems; to achieve casting speed stepless and smooth operation, good low-speed characteristics, its speed control design a softw

9、are and hardware PWM drive control system implemented by the computer, plus a PID controller before the PWM system to overcome the effects of various interference of external factors, to improve the overall performance of the system; with PWM and photoelectric encoder achieve magnesium alloy casting

10、 speed variable speed, and smooth, steady-state error 0.3%.Keyword：80C552DC motorPWM speed control PID control目录1 绪论1.1 课题研究的背景与意义11.2 国内外研究概况与发展趋势11.3 研究内容52 直流电机调速系统设计2.1 直流电机的调速方案52.2 直流电机 PWM 调速原理72.3 PWM 脉冲产生方式82.3 速度调节方案92.4 测速原理123 硬件系统及特点3.1 硬件系统简介143.2 脉宽调制器153.3 改进型 M/T 法测速163.4 PWM 功率放大器1

11、74 软件系统设计4.1 C51 语言简介194.2 微机头文件的设置194.3 主程序的设计194.4 子程序的设计215 结论参考文献31致谢32附录33大功率电机转速控制软件设计1 绪论1.1 课题研究的背景与意义当今，由于地球资源的有限性，能源的紧缺，人们越来越重视自然资源的合理利用。运载工具的减重是节约能源的重要途径之一。人们迫切希望通过降低产品的自重以减少能源消耗和环境污染。由于镁合金所表现出来的重量轻，易于压铸，良好的机械性能和电磁屏蔽效果好等特点，是交通运输和便携式电子产品壳体的首选材料之一,同时，由于镁合金的可回收性和环保性，因此被称为绿色材料。但由于镁合金和铝合金一样仍然在

12、强度、硬度、抗拉强度及抗疲劳强度等方面存在着一些缺陷，这就很大程度上限制了镁合金一些重要的汽车部件上的应用。所以，提高镁合金铸件的质量，已成为镁合金使用的关键因素。传统的成形方法，无论全固态的轧制的，锻造，挤压，拉拨，冲压，还是全液态的铸造技术， 要么是耗能高，要么是效率低下，产品组织性能差。因此，新的半固态加工技术被用来提高镁合金铸件的性能。半固态金属成型有别于传统成形方法，是以上两类工艺制度相结合的产物，具有低残余应力，高致密性，低能耗，短流程，近终型等优点，是一种全新的近终型金属成形技术。我国有相当丰富的镁资源,储量占世界的 60%以上,镁合金具有密度小,比强度高,减振性好,抗电磁干扰屏

13、蔽性好和机械加工性能好。汽车工业来自节能和环保方面的压力为镁合金提供了巨大的发展空间。因此,大力进行镁合金的研究开发势在必行1。半固态镁合金连续铸轧是一种全新的近终型金属成形技术，可用来提高镁合金的性能。但目前镁合金铸轧自动化程度相对低、速度控制特性差。因此，必须设计一个合理调速系统，提高镁合金铸轧自动化程度，本文通过对可控硅调速系统的改进，实现了铸轧速度的无级调速，稳态误差可达甚至小于 0.3%。1.2 国内外研究概况与发展趋势研究表明，半固态加工技术中的一个关键问题就是如何制备优质的半固态合金棒坯。在半固态合金棒坯制备过程中，被搅拌合金熔体的冷却速率和受到的搅拌力是合金熔体凝固过程中两个重

14、要参数。这两个参数的变化将直接影响到半固态合金坯料的质量。无论流变铸造还是触变成形，都包含半固态制浆及半固成形两部分。其中，核心是如何获得等轴、细小、均匀的非枝晶的半固态浆料。其方法主要有两大类，一类是在外力或外场作用下来打破业已形成的枝晶，主要有机9械搅拌法、电磁搅拌法、MIT 工艺、液体混合工艺、喷射成形法等; 另一类是通过控制凝固过程来抑制枝晶的形成，主要有添加剂法、液相线铸造法、粉末压实工艺、应变诱导熔化活化法、等温处理法等2。近年来，随着半固态技术的发展，出现了许多制备半固态金属浆料的新工艺和新技术。冷却斜槽法是其中的一种。冷却斜槽法的原理为：将略高于液相线温度的熔融金属倒在冷却斜槽

15、上，由于斜槽的冷却作用，在斜槽壁上有细小的晶粒形核长大，金属流体的冲击和材料的自重作用使晶粒从斜槽壁上脱落并翻转，以达到搅拌效果。通过冷却斜槽的金属浆料落入容器，控制容器温度，即缓慢冷却， 冷却到一定的半固态温度后保温，达到要求的固相体积分数，随后可进行流变成形和触变成形。图 1 所示是冷却斜槽法的几种工艺过程，图 11（a）和（b） 是将先将制备的半固态浆料直接铸轧成板带坯，图 11（c）是将制备的半固态浆料铸造成坯锭后，再二次加热，重熔后触变成形的工艺过程。在冷却斜槽方法中，影响熔融金属转变为半固态浆料的主要因素有三个：一是浇注条件，熔融金属倒入冷却斜槽，逐步凝固形核，很多细小固相颗粒随液相流入容器，只有在浇注温度高于液相线温度时，才可能在斜槽上形成晶核，同时斜槽温度要尽可能低；第二个是斜槽长度，如果斜槽过长，会在斜槽底部凝固形成金属壳，阻碍金属的流动，降低冷却效率，如果斜槽过短，熔融金属内没有产生大量细小晶粒，达不到半固态浆料要求；三是斜槽的倾斜角度，倾斜角度的大小直接影响熔融金属的流动速度。采用冷却斜槽法制备的半固态浆料的固相百分数在 3%-10%之间，其流动性同熔融金属一样。在流变铸造中，固相百分数越低，越容易铸造。因此，冷却斜槽法能应用于流变铸造成形很薄的铸件。图 1-1冷却斜槽法的几种工艺过程直接将金属熔体