外文翻译-基于 PWM 的自动闭环直流电动机的速度控制.pdf

1、毕业设计翻译文献与原文毕业设计翻译文献与原文题目：基于 PWM 的自动闭环直流电机的控制学院：测控与光电工程学院专业：测控技术与仪器姓名：学号：指导教师：题目：基于 PWM 的自动闭环直流电机的控制学院：测控与光电工程学院专业：测控技术与仪器姓名：学号：指导教师：基于 PWM 的自动闭环直流电动机的速度控制基于 PWM 的自动闭环直流电动机的速度控制摘要：摘要：在许多工业中使用的电动驱动系统应用需要更高的可靠性，变速性.直流电机在应用中非常关键的地方就是其精度和保护性能.电机速度控制的目的是得到一个表示所要求的速度信号时,我们能以所要求的速度驱动电机.微控制器可以很容易的实现对电机的控制.微控

2、制器的速度控制系统由电子元件，微控制器和液晶显示屏组成。本文对使用由 ATmega8L 微控制器控制,由直流斩波器提供电流的直流电机的调速进行了研究。斩波器是由一个高频的 PWM 信号驱动。控制PWM 占空比相当于控制电动机端电压，从而调节直接电机的转速。这是一个很实际的工作，并从经济与精确性的角度出发，使其有较高的可行性。本文阐述和解释了闭环直流电机调速的硬件与软件开发，目标是实现在任何负载下电机保持恒定的速度，也就是说电机将以一个恒定的速度运行而不随负载变化而变化。关键词：直流电机速度控制ATmega8微处理器PWM1 介绍1 介绍电机转速控制可以由机械或电力的技术实现。过去，直流电机的调

3、速主要是由机械和大尺寸的硬件来实现的。他的一些重要的应用是：轧机，造纸厂矿络筒机，吊机，机床，牵引，印刷机，纺织厂，挖掘机和起重机。分马力直流驱动器被广泛地用作伺服装置，用于定位和跟踪。可控整流器可使一个固定的直流电压一个可变直流电压。由于它能提供一个连续可变的直流电压，控制整流和直流斩波器在现代工业设备和变速驱动器制做中掀起了一场革命。通过控制电枢或励磁，可调速驱动器可以在很宽的范围内运行。由于晶体管和可控硅连同模拟数字芯片广泛用于发射和控制电路中，使得直流变频器在无数领域中更易于控制。半导体技术领域的发展使得微处理器更小更快，并且降低了的成本。微处理器对某些或全部电子功能控制的潜在用途证明

4、了它的用处。这项工作的主要目的是熟悉设计和实施基于闭环控制直流电机速度的微处理器的软件和硬件。并且当出现过载的情况时，给操作者发出过载信号。电机速度控制的目的是得到一个表示所要求的速度信号时,我们能以所要求的速度驱动电机.2 准备工作2 准备工作文献里发现有相当多涉及采用电晶体来控制直流驱动器的研究文章。Kurnera,Dayananda 和 Jayawikrama 的文章，阐明了斩波器在计算机的协助下在直流电机调速中的使用。首先需开发软件并装入计算机中，然后通过电脑发送命令给斩波器以实现对直流电机的转速控制。用独立的微处理器来控制直流电机在过去就已经被开发出来了。尼古拉和 Castgnct

5、早已在他们的文章中说明了一个微处理器如何来控制速度。该系统的操作可概括为：驱动形式的整流电压。它由一个微处理单元（MCU）生成的 pmw 信号驱动的斩波器组成。电机电压控制是通过测数模转换器测量整流电源电压实现的，并呈现的其他微控制器和相应地调整 PWM 信号的占空比。另一个由 khoel 和 Hadidi 设计的设计的使用微处理器的系统是：微处理器计算电机的速度实际上是通过感应器端电压与电流，然后比较了电机的实际速度与参考速度控制信号的差异，并且生成一个信号控制送入触发单元的信号。该单元驱动一个 H 桥 MOS 管的放大器，它反过来提供一个 PWM 电压到直流电机。本文介绍一个以固定的速度控

6、制系统的直流电动机，它具有较高的精度，可靠性和对不同的电机有良好的适应性和响应速度。3 3方法方法建立这样一个系统的方案如上所述，现在将具体呈现。由于这个系统是基于直流电机的速度控制，所以设计的目标是实现一个在任何载荷下速度恒定的系统。这也就是说电机在任何负载下将以固定的速度运行。它不随载荷变化而变化。软件的设计目标是即使一个不熟练的操作员也能操作它。这个系统描述了设计和实现基于闭环直流电动机速度控制的微处理器，它通过 PWM 和直流斩波器控制直流电机的速度。独立 PWM 输出具有可变占空比，可变化从 0至产生 100。此外,液晶显示是用来显示输出的；这种设置提供了一个完整的用户界面单元。因此

7、,就完成了系统独立性的和与用户的交互性共存。当负载极具下降时，电机的速度将会非常高，导致输出电压也会非常高。因此，为了防止这种情况的出现，控制器单元需感应输出电压，并比较它和所需电压的大小。若电机过度负荷不能在所需速度下运行，然后 OCR 将开始增加，然后 OCR 将开始增加，直至达到其最大值。达到最大值后，速度依然没有改善。即输出电压不是所需的大小，那么微控制器将通过 LCD 发送过载信息，使得用户可以知道电动机过载，从而减少电机载荷。4 4 系统概述系统概述被控制的电机通过一个斩波的直流电源供电，由提供输出电压的测速发电机测速，并且该电压被用于微处理器去驱动电机，测速发电机提供输出电压给微

8、处理器并且微处理器确定斩波的输出电压并供给直流电机以达到所需的速度。5 5 电路描述电路描述该电路是基于 PWM 技术。ATmega-8 的定时器有特殊功能，通过调整寄存器的值可以控制占空比。当电机运行在占空比为 70时，测速发电机给出了一个电压对应于该速度。此时，如果任何负载出现，所需的速度将减小。因此，压降会变小。这个电压被送到微控制器的 ADC。通过比较前期的值，微处理器能测量到速度的下降。当它测到负载变化后就会开始减小其占空比直至达到所要求的速度。过载时，微处理器会调节其占空比以试图达到所需速度。但是，如果在最大占空比它不能运行，它会过一个液晶面板显示一个消息给用户。该消息表明过载。现

9、在，通过减小负载，用户可以所需的速度再次运行机器。6 6 脉冲宽度调制脉冲宽度调制PWM 是一种非常高效的方法，它提供一个介于完全打开与完全关闭电力，对于一个典型的带开关的电源，当它完全打开时，它仅仅提供一个饱和的电源，PWM是一种相对较新的技术。由于现代电源开关技术的发展，使得 PWM 技术的可行性增加。Atmega8 微控制器有 3 个定时器/计数器。其中，定时器/计数器 1 和 2 是PWM 的特色功能。我们使用定时器/计算器生成 PWM(8 位)去调节直流电机的速度。在这里我们使用相位正转的模式。它有 2 个不同的操作反转和非反转模式模式。非反转模式被用在这里。7 传感器设计7 传感器

10、设计另一个电机被用于速度检测的被称为测速发电机。由于直流电机的电压与转速是成比例的，测速发电机是和电机耦合的并且电位器连接到传感器的终端。测速发电机根据电机的转速通过电位计给出电压。如果电动机运行在低的速度，它就给出一个较低的值。如果它运行在一个很高的速度，那它给出一个较大的数值。8 ADC 设备8 ADC 设备ADC 具有 n 位分辨率，其中 n 可以是 8、10、12、16 或甚至 24 位。更高分辨率的ADC提供了一个更小的一步大小，其中步长是可以被ADC识别的最小的变化。ATMega-8 有一个 10 位逐次逼近寄存器型 ADC，它有 6 个复合通道9 9 结果和讨论结果和讨论所得到的

11、结果在预料内，讨论如下。9.19.1 波电路输出波电路输出一个具有固定频率的脉冲由微处理器生成，它被送到晶体管的基极。晶体管在这里充当一个开关。电机的输出电压取决于晶体管打开的时间。晶体管保持打开的时间越长，产生的电压就会更高。续流二极管用于其他部分的反电动势保护。9.29.2 传感器的输出传感器的输出通过改变占空比控制寄存器 OCR，可得到在不同占空比下的输出电压。如图3 所示，当占空比为 100%时，系统得到最大输出电压。压降通过电位计送到微处理器的 ADC 上，根据 ADC 的值，微控制器将决定脉冲宽度是否需要增加或减少。1010 结论结论已经介绍了基于闭环直流电机的速度自动控制的微处理

12、器，使用 ATmega8L微处理器并通过一个测速发电机控制一个带有速度反馈的直流电机已经能够实现。该系统将使用户具有良好的操作感，所以任何人都可以操作该系统没有任何麻烦。液晶显示显示将用于显示该系统的状态。用户在知道系统的状态条件后，如果需要的话可改变负载的数量。致谢致谢首先，笔者想恭敬地感谢上帝，自己心爱的家人，教师和他们的崇拜者主管。特别感谢的 R.K.先生，Patel Head 部的 K.G.感谢工艺学校 Raigarh 的鼓励，作者还表示极大的感谢对在准备这个文件时曾关心和支持的所有人。图一 电机控制器部分图二 系统程序图三 占空比输出电压图表一占空比不同时的端电压值PWM Based

13、 Automatic Closed Loop Speed Controlof DC MotorAbstractPWM Based Automatic Closed Loop Speed Controlof DC MotorAbstractThe electric drive systems used in many industrial applications requirehigher performance,reliability,variable speed due to its ease of controllability.Thespeed control of DC motor

14、is very crucial in applications where precision andprotection are of essence.Purpose of a motor speed controller is to take a signalrepresenting the required speed and to drive a motor at that speed.Microcontrollerscan provide easy control ofDC motor.Microcontroller based speed control systemconsist

15、ofelectroniccomponent,microcontrollerandtheLCD.Inthisaper,implementation of the ATmega8L microcontroller for speed control of DC motor fedby a DC chopper has been investigated.The chopper is driven by a high frequencyPWM signal.Controlling the PWM duty cycle is equivalent to controlling the motorter

16、minal voltage,which in turn adjusts directly the motor speed.This work is apractical one and high feasibility according to economic point of view and accuracy.In this work,development of hardware and software of the close loop dc motor speedcontrol system have been explained and illustrated.The desired objective is to achievea system with the constant speed at any load condition.That means motor will run at afixed speed instead of varying with amount of load.Keywords：DC motorSpeed controlMicroco