最新伺服电机控制系统

论文主要内容
• 第3章 调速系统方案确定 • 3.1无刷电机样机参数 • 3.2主控单元 • 3.2.1 80C196MC单片机简介 • 3.2.2 80C196MC单片机的结构 • 3.2.2 80C196MC单片机的特点 • 3.3 系统的组成
论文主要内容
• 第4章 基于单片机的调速系统硬件设计 • 4.1 供电电源设计 • 4.2 检测电路设计 • 4.2.1位置检测 • 4.2.2整形电路 • 4.2.3 正反转控制 • 4.2.4电流检测电路 • 4.3 主功率和驱动电路 • 4.3.1主功率电路 • 4.3.2功率驱动电路 • 4.4 过流过压保护电路 • 4.4.1过流保护电路 • 4.4.2过压、欠压保护电路 • 4.5 键盘与显示电路 • 4.5.1键盘电路 • 4.5.2显示电路
设计主要内容
• 1.2.1直流伺服电动机的特点 直流无刷电机是用电子换向代替传统的机械换向的一种新型机电一 体化电机。它由一台永磁同步电动机的本体，一套电子换向开关 电路（又称逆变器）,和转子位置传感器所组成。
1.2 .2直流伺服电动机的应用 由于直流伺服电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、 维护方便等一系列优点，又具有直流电动机的运行效率高、无励 磁损耗以及调速性能好的特点，故在当今国民经济的各个领域， 如医疗器械、仪表仪器、化工、轻纺以及家用电器等方面的应用 日益普及。
电子换向电路
电子换向电路的作用是将位置传感器检测到的转子位置信号进行处 理，按一定的逻辑代码输出，触发功率开关。由于电子换向线路的 导通次序与转子转角同步，因而起到了机械电刷和换向器的换向作 用。因此，所谓直流伺服电动机，就其基本结构而言，可以认为是 一个由电子换向电路、永磁式同步电动机以及位置传感器三者共同 所组成的闭环系统。
• 系统给定转速由键盘输入，并能实时显示转速；功率芯片选用性能价格比 较高的快速MOSFET；功率驱动选用带保护电路和过流输出的集成芯片 IR2130，可实现电机的高频快速起动；系统还设置了电流采样电路，与速 度反馈电路组成双闭环系统，可以实现电机的快速起动并获得良好的带负 载性能，达到了设计任务书的要求。
基于80C196MC单片机直流伺服电机调速系统
• 论文摘要
• 本文主要论述三相直流伺服电机调速系统的设计方法。主控单元为伺服电 机专用控制芯片80C196MC，辅以键盘、显示器、检测电路、功率电路、 驱动电路、保护电路等。直流伺服电机内置3个霍尔传感器，用于检测转 子的位置，决定电机的换相，系统根据该信号计算电机的转速，用于实现 速度反馈控制。
伺服电机控制系统
论文主要内容
• 论文目录 • 第1章 绪论 • 1.1 直流伺服电动机发展及现状 • 1.2直流伺服电动机的特点及应用 • 1.3 课题主要研究内容
• 第2章 直流伺服电动机的工作过程 • 2.1 直流伺服电动机基本组成 • 2.1.1电动机本体 • 2.1.2 转子位置传感器 • 2.1.3电子换向电路 • 2.2 直流伺服电动机的工作原理 • 2.3 直流伺服电动机的数学模型 • 2.3.1电压平衡方程 • 2.3.2转矩方程 • 2.3.3传递函数 • 2.4 直流伺服电动机的调速方法 • 2.4.1电势和调速方法 • 2.4.2电磁转矩 • 2.5直流伺服电动机双闭环系统 • 2.5.1双闭环控制系统组成 • 2.5.2双闭环控制系统动态数学模型
电子换向电路分为桥式和非桥式两种，虽然电枢绕组与电子换向电 路的连接形式多种多样，但应用最广泛的是三相星形全控状态和三 相星形半控状态连接。早期的直流伺服电动机的换向器大多由晶闸 管组成，由于其关断要借助于反电动势或电流过零，而且晶闸管的 开关频率较低，使得逆变器只能工作在较低频率范围内。随着新型 可关断全控型器件的发展，在中小功率的电动机中换向器多由功率 MOSFET或IGBT构成，具有驱动容易、开关频率高、可靠性高等诸 多优点
论文主要内容
• 第5章 基于单片机的调速系统软件设计 • 5.1 程序设计思想 • 5.2 主程序 • 5.2.1 初始化程序 • 5.2.2 键处理程序设计 • 5.2.3 LED动态显示子程序 • 5.3 捕捉中断服务程序 • 5.4 采样中断服务程序 • 5.4.1转速计算子程序 • 5.4.2 A/D转换子程序 • 5.4.3 波形发生控制程序
第2章 直流伺服电动机的工作过程 直流伺服电动机是近几十年来随着电力电子技术的迅速发 展而发展起来的一种新型电动机，其基本工作原理是借助 反映转子位置的位置信号，通过驱动电路驱动逆变电路的 功率开关元件，使电枢绕组依一定顺序导通，从而在电机 气隙中产生旋转磁场，拖动永磁转子旋转。随着转子的转 动，转子位置信号依一定规律变化，从而改变电枢绕组的 通电状态，实现直流伺服电动机的机电能量转换。
• 软件方面根据直流伺服电动机的组成、脉宽调制和工作原理，结合 80C196MC的硬件部分和软件编程的特点，设计了无刷直流调速系统的软 件。系统软件分为主程序和中断程序两大主块，主程序完成系统的初始化 ， LED显示器扫描和键盘功能处理程序等部分。
• 关键字：直流伺服电动机；16位单片机；位置传感器；闭环系统； MOSFET；功率驱动
逆变器
R1
M1
U
M4
Q1 NPN
D1 M2
Q4 NPN
D4 M5
Q2 NPN
D2 M3
Q5 NPN
D5 M6
Q3 D3
NPN
Q6 D6
NPN
BLDCM 29 A
30 B
31 C
速度给定 驱动电路 位置传感器 主控单元
磁敏式位置传感器
磁敏式位置传感器是Байду номын сангаас它的某些电参数按一定规律随周围
磁场变化的半导体敏感元件，其基本原理为霍尔效应和磁
阻效应。目前常见的磁敏式传感器有霍尔元件、霍尔集成
电路、磁敏电阻器及磁敏二极管等。霍尔传感器由于结构
简单、性能可靠、成本低，是目前在直流伺服电动机上应 用最多的一种位置传感器。
B － －－ － －－
+++++++
IH Ui
VCC
1
霍尔 集成 芯片
上拉 电阻
R
Vout 3
2
霍尔效应原理示意图
霍尔开关应用电路
直流无刷电动机的电子换向电路是用来控制电动机定子上各相绕组 通电顺序和时间，主要由功率逻辑控制开关单元和位置传感器信号 处理单元两个部分组成。功率逻辑控制开关单元是控制电路的核心， 其作用是将电源的功率以一定逻辑关系分配给直流无刷电动机定子 上的各相绕组，以便使电动机产生持续不断的转矩。而各相绕组导 通的顺序和时间主要取决于来自位置传感器的信号。