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基于STM32的直流伺服电机控制器的设计

  • 商品编号:单片机624
  • 货  号:单片机624
  • 品  牌:jgyc
  • 开发语言: C
  • 论文字数: 1.2W
  • 市场价: ¥300.00
  • 销售价: ¥200.00
  • 节省: ¥100.00

以下是介绍(不过多网上展示为了防止查重),如需要完整的请联系客服qq购买.提示:本资料已审核通过,内容严格保密,格式标准,质量保证,软件类的包调试成功. 需要这份设计请添加QQ745816773.团购或代理了解

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2. 总体设计概述

单片机直流电机调速简介:单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑调速。PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率,从而改变负载两端的电压,进而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内接通断开时间的长短。通过改变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。因此,PWM又被称为开关驱动装置。本系统以STM32f103单片机为核心,通过单片机控制,C语言编程实现对直流电机的平滑调速。

系统控制方案的分析:本直流电机调速系统以单片机系统为依托,根据PWM调速的基本原理,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。

2.1    总体硬件电路设计

2.1.1系统总体设计框图

根据系统设计的任务和要求,设计系统方框图如图2.1所示。图中控制器模块为系统的核心部件,键盘和显示器用来实现人机交互功能,其中通过键盘将需要设置的参数和状态输入到单片机中,并且通过控制器显示到显示器上。在运行过程中控制器产生PWM脉冲送到电机驱动电路中,经过放大后控制直流电机转速,同时利用速度检测模块将当前转速反馈到控制器中,控制器经过数字PID运算后改变PWM脉冲的占空比,实现电机转速实时控制的目的。

3. 系统软件部分的设计

3.1 PID算法实现

3.1.1 PID算法

本系统设计的核心算法为PID算法,它根据本次采样的数据与设定值进行比较得出偏差 ,对偏差进行P、I、D运算最终利用运算结果控制PWM脉冲的占空比来实现对加在电机两端电压的调节[10],进而控制电机转速。其运算公式为:

 

因此要想实现PID控制在单片机就必须存在上述算法,其程序流程如图4.1所示。

3.1.2 电机速度采集算法

本系统中电机速度采集是一个非常重要的部分,它的精度直接影响到整个控制的精度。在设计中采用了光电传感器做为测速装置,其计算公式为:     

 v=  r/min

从这里可以看出速度v的误差主要是由圆盘边缘上的凹槽数的多少决定的,为了减少系统误差应尽量提高凹槽的数量,在本次设计中取凹槽数N为120,采样时间t为0.5s,则速度计算具体程序流程如图4.2所示。 


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