多用途噴藥小車的調(diào)速裝置設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙].doc

摘要采用單片機(jī)控制永磁無刷直流電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)適用于電動小車等小功率的工作況。并且可以將多余的電能進(jìn)行回潰。該調(diào)速控制系統(tǒng)具有調(diào)速性能好、功率因數(shù)高、節(jié)能、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。比較適合生活生產(chǎn)的使用實(shí)際需要。本文從小車調(diào)速系統(tǒng)要求分析入手，將整個系統(tǒng)分成了四個部分，分析和討論了各個部分的電路原理、控制策略以及實(shí)現(xiàn)的方法。詳細(xì)的討論了系統(tǒng)的各種工況及信號的傳遞情況，并得到了系統(tǒng)各個部分在不同工況的工作狀態(tài)。系統(tǒng)各部分的控制電路基于Intel公司的控制芯片8051單片機(jī)。根據(jù)永磁無刷直流電動機(jī)的特性實(shí)施脈寬PWM控制，并通過轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速通過八段數(shù)碼管動態(tài)顯示轉(zhuǎn)速與電量，通過軟硬件的配合，實(shí)現(xiàn)了整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；脈寬調(diào)速系統(tǒng)；電動機(jī)；傳感器；蓄電池ABSTRACTSCMcontrolofpermanentmagnetbrushlessDCmotorspeedcontrolsystemapplicabletoelectricbicycles,andotherlow-powerwork.Redundantpowerandcanreturntocollapse.Thesystemhasgoodspeedperformance,highpowerfactor,energysaving,smallsize,lightweight,andotheradvantages.Tallywiththeactualsituation.Thispaperanalyzestherequirementsfromthesystem,thewholesystemwillbedividedintofourparts,analysisanddiscussionofthevariouspartsofthecircuitofthecontrolstrategy,implementationmethod.Discussedindetailthestatusofthevarioussystemsandsignaltransduction,andhavethesystemindifferentpartsofthestatethestatusofthework.PartofthesystemcontrolcircuitbasedonIntels8051chipmicrocontroller.AccordingtothepermanentmagnetbrushlessDCmotorcontrolofthePWMpulsewidth,speedsensorandpassedthrougheighthspeeddigitaldynamicdisplayofspeedandelectricalquantities,throughhardwareandsoftwaresupport,fortheentiresystemdesignrequirements.Keywords:SCM；pulsespeedcontrolsystem；motor；speedsensor；battery目錄1緒論.11.1本課題的研究背景和意義.11.2控制理論的概念.11.3電動機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展.21.3.1電力電子器件的發(fā)展.21.3.2微機(jī)控制電動機(jī)技術(shù)的發(fā)展.21.3.3微機(jī)控制電動機(jī)的特點(diǎn).21.4本課題的主要任務(wù).32噴藥小車電動機(jī)的研究.32.1電動車對電動機(jī)的基本要求.42.2永磁無刷直流電動機(jī)特性分析.42.2.1無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu).42.2.2永磁無刷直流電動機(jī)的基本性能.52.2.3永磁無刷直流電動機(jī)的控制系統(tǒng).52.2.4直流無刷電機(jī)的運(yùn)行原理.52.2.5永磁無刷直流電動機(jī)的不足.73總體設(shè)計(jì)布局.74電動小車調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).74.1MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu).74.3電流檢測單元.114.3.1霍爾電流傳感器的測量原理.114.3.2電流檢測電路.124.4速度給定單元.134.4.1霍爾轉(zhuǎn)把結(jié)構(gòu).134.4.2霍爾轉(zhuǎn)把的信號特征.134.5速度檢測單元.144.5.1霍爾位置檢測電路.144.5.2集成轉(zhuǎn)速傳感器.154.5.3集成型速度傳感器的性能特點(diǎn).164.6譯碼器.164.7.1Intel8279可編程鍵盤顯示器接口簡介.174.7.2蓄電池的容量顯示.184.8控制器保護(hù)功能欠壓檢測電路.185電動小車控制器軟件設(shè)計(jì).195.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的基本要求.195.2系統(tǒng)主程序結(jié)構(gòu).205.2.1主程序流程.205.2.2定時中斷服務(wù)程序流程.205.2.3AD中斷服務(wù)程序流程.215.3電機(jī)控制程序設(shè)計(jì).215.3.1速度調(diào)節(jié)程序.215.3.2電流調(diào)節(jié)程序.225.4軟件抗干擾設(shè)計(jì).22結(jié)論.24致謝.25參考文獻(xiàn).26中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)11緒論1.1本課題的研究背景和意義本設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)源自生活實(shí)際的需要，滿足我國農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時候的使用。我國作為世界上的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是國家發(fā)展的一個命脈。國家人口眾多，需要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品數(shù)量便自然而然的也有量上的要求，于是種植便是發(fā)展的一個要素。加上我國地理環(huán)境多種多樣，使得在多樣的環(huán)境中還能滿足生產(chǎn)需要顯得尤為重要。本設(shè)計(jì)是在農(nóng)產(chǎn)品種植過程中對農(nóng)作物實(shí)施噴藥作業(yè)時的一個半自動化工具的一個部分。電動噴藥小車的研發(fā)，其控制器部分是核心的一個組成，于是控制器的設(shè)計(jì)便是一個重要的任務(wù)。1.2控制理論的概念隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，控制理論經(jīng)歷了從傳統(tǒng)控制理論到大系統(tǒng)理論和智能控制理論的發(fā)展歷程。傳統(tǒng)控制理論包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經(jīng)典控制理論主要解決單輸入單輸出問題，并采用傳遞函數(shù)、時域及頻域分析方法研究對被控對象的控制，其研究對象主要是線性定常對象。現(xiàn)代控制理論從時域研究了多輸入多輸出線性系統(tǒng)，建立了刻劃控制系統(tǒng)本質(zhì)的基本理論，使控制從一類工程設(shè)計(jì)方法提高成為一門新的科學(xué)。雖然傳統(tǒng)控制理論曾經(jīng)在一段時期成為解決控制問題的有力工具并在當(dāng)今控制領(lǐng)域起著重要作用，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程科學(xué)對控制提出了更高的要求，傳統(tǒng)控制理論卻表現(xiàn)出了它的局限性。工業(yè)生產(chǎn)過程多具有非線性、時變性和不確定性，一般難以用精確的數(shù)學(xué)模型描述。傳統(tǒng)控制理論的任務(wù)在于反饋控制使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。但工程技術(shù)提出的控制任務(wù)遠(yuǎn)不能用穩(wěn)定來概括，面對復(fù)雜的對象，復(fù)雜的環(huán)境和復(fù)雜的任務(wù)必須發(fā)展新概念、理論與方法【1】。智能控制理論是控制理論與人工智能相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)控制理論在深度上的挖掘，其目標(biāo)是提高控制系統(tǒng)自尋優(yōu)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自組織等方面的智能水平。迄今為止，世界上最高級、最有成效的控制器還是人類自身，因?yàn)槿司哂斜热魏纹渌麆游锒及l(fā)達(dá)的大腦，人具有處理模糊信息和直覺推理等多種智能【1】。從不同角度模擬人的智能就產(chǎn)生了不同的智能控制理論分支，其中應(yīng)用較多的有模糊控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等【2】。從廣義上講，各種智能控制方法的共同點(diǎn)是使工程控制系統(tǒng)具有某種仿人的智能，即研究人腦的微觀或宏觀結(jié)構(gòu)功能，并把它移植到工程上【3】。