《电气技术》研究生课程设计报告
题学
目院
基于51单片机的直流电机PID调速系统机械与汽车工程学院车辆工程221601852023木飞
专业班级学号
学生姓名指导教师完成日期
2017年01月12日
f1引言
11研究对象介绍12选题的目的和意义
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
2设计原理、方法及概述
21设计原理及方法
直流电动机根据励磁方式不同，直流电动机分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的直流电动机机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速有以下公式：
UCcTR内CrCc其中：
U电压；R内励磁绕组本身的电阻；每极磁通Wb；Cc电势常数；Cr转矩常量。由上式可知，直流电机的速度控制既可采用电枢控制法，改变电枢回路电阻，也可采用磁场控制法。对于要求在
f一定范围内无级平滑调速系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能是有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但是调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上做小范围的减弱升速。因此，自动控制的直流调速往往以变压调速为主。本文主要研究了利用MCS51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。
22设计总概述
以直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速为依据，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。本文所研究的直流电机调速系统主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到控制器自动对电机速度的有效控制。但是此设计中电机只需要正转，所以相对来r