基于ARM的直流电机可逆调速控制器的研制

发布时间：2017-08-13 21:37

  本文关键词：基于ARM的直流电机可逆调速控制器的研制

  更多相关文章： 可逆调速 直流电机 ARM CPLD μC/OS-Ⅱ

【摘要】：直流电机具有优越的起动和制动性能,且控制简单、技术发展成熟,适用于需要在大范围内实现平滑调速的场合。近年来,虽然交流电机技术发展迅猛,但是在高性能可控电力拖动的工业生产领域中,直流电机仍然具有举足轻重的地位。本文以冷轧管机应用为背景,结合国产调速器技术发展和应用需求,设计了一款基于ARM的直流电机可逆调速控制器。该控制器具有高性能和较低的成本的特点,旨在替代国外的同类产品,有助于提高国产直流调速控制器的技术水平,更好地满足应用需求。本文首先简要论述了直流电机的控制原理,对可逆调速的控制方法进行了讨论,并采用MATLAB/Simulink工具对可逆调速运行过程进行了仿真分析。在此基础上,结合实际需求提出了基于ARM的直流电机可逆调速控制器的设计方案。以STM32F103RBT6和EPM1270为核心架构,设计了包括转速和电流信号检测电路、开关和过零信号检测电路、触发脉冲输出电路、人机交互电路等部分的控制器硬件电路,并根据抗干扰的原则完成了PCB布线。在硬件装配和调试的基础上,完成控制器的软件设计。移植了μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统,采用分层设计的方法,首先完成各个硬件模块的驱动程序设计和调试,并根据调速控制器所要实现的功能,把应用程序分成多个任务并合理调度,有效利用了微控制器的资源和运行能力,提高了系统的实时性。在完成控制算法编程和应用功能开发后,在实验室构建了实验装置,完成了直流电机调速控制实验,结果表明该调速控制器设计达到了预期的性能指标。最后对论文的研究工作进行了总结,并对今后的工作提出了建议。
【关键词】：可逆调速 直流电机 ARM CPLD μC/OS-Ⅱ
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 文章研究背景及意义9-11
• 1.2.1 国内外可逆直流调速控制器研究现状9-11
• 1.2.2 课题的研究内容11
• 1.3 课题章节安排11-13
• 第二章 系统设计13-26
• 2.1 直流电机的调速控制13-15
• 2.1.1 三相全控整流电路13-14
• 2.1.2 电机的双闭环控制14-15
• 2.2 可逆直流调速系统15-21
• 2.2.1 可逆运行15
• 2.2.2 可逆调速系统的四象限运行分析15-16
• 2.2.3 环流分析16-21
• 2.3 可逆直流调速器方案设计21-26
• 2.3.1 可逆直流调速器的数字化21-22
• 2.3.2 功能与性能指标22-23
• 2.3.3 控制平台的选择23-24
• 2.3.4 操作系统的选择24-26
• 第三章 硬件设计26-43
• 3.1 系统总体硬件结构26-27
• 3.2 控制平台核心电路27-30
• 3.2.1 STM32核心电路27-28
• 3.2.2 EPM1270核心电路28-30
• 3.3 模拟信号测量电路30-32
• 3.3.1 信号的变换30-31
• 3.3.2 CD4051开关电路31-32
• 3.3.3 AD转换电路32
• 3.4 开关信号输入电路32-33
• 3.5 过零转换电路33
• 3.6 晶闸管脉冲触发电路33-34
• 3.7 人机交互电路34-35
• 3.7.1 按键与LED34
• 3.7.2 液晶显示34-35
• 3.8 电源35-36
• 3.9 电路板设计36-37
• 3.10 逻辑电路37-43
• 3.10.1 VerilogHDL语言37
• 3.10.2 逻辑电路设计37-43
• 第四章 软件设计43-62
• 4.1 驱动程序设计43-47
• 4.1.1 按键驱动程序44
• 4.1.2 LCD驱动程序44-45
• 4.1.3 多路开关驱动程序45-46
• 4.1.4 LED驱动程序46
• 4.1.5 CPLD寄存器访问驱动程序46-47
• 4.2 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植47-49
• 4.2.1 μC/OS-Ⅱ操作系统的介绍47-48
• 4.2.2 移植μC/OS-Ⅱ48-49
• 4.3 应用程序设计49-58
• 4.3.1 应用程序的初始化50-51
• 4.3.2 双闭环计算任务51-52
• 4.3.3 参数测量任务52-53
• 4.3.4 按键任务53-55
• 4.3.5 流程控制任务55-56
• 4.3.6 LCD显示任务56
• 4.3.7 中断服务程序56-58
• 4.4 双闭环PI控制算法的实现58-62
• 4.4.1 PI控制器流程59-60
• 4.4.2 PI控制算法的改进60-62
• 第五章 系统调试62-70
• 5.1 系统调试62-64
• 5.1.1 硬件调试62-63
• 5.1.2 软件调试63-64
• 5.2 功能实验64-66
• 5.2.1 人机界面64-65
• 5.2.2 按键操作流程65-66
• 5.3 系统实验66-70
• 5.3.1 模拟实验66-67
• 5.3.2 逻辑控制器DLC的验证67-68
• 5.3.3 电机实验68-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-76
• 附录1 可逆调速系统仿真电路76-78
• 附录2 部分电路的元器件清单78-79

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